Электродный потенциал. Гальванический элемент

1. По какой причине возникает разность потенциалов при контакте металла с раствором электролита?

2. Как окислительно-восстановительная активность связана с величиной потенциала электрода в водородной шкале?

3.Как равновесный электродный потенциал зависит от концентрации и температуры?

4. В результате каких процессов в растворе образуется двойной электрический слой?

5. Что такое электродный потенциал?

6. Что такое стандартные электродные потенциалы ме­таллов?

7. Потенциал какого электрода принимают равным нулю и используют в качестве электрода сравнения при измерении электродных потенциалов различных металлов?

8. От чего зависит электродный потенциал металла?

9. На основе чего составлен электрохимический ряд напря­жений металлов?

10. Что характеризует электрохимический ряд напряжений металлов?

11. Какой металл является самым сильным восстановителем?

12. Ионы какого металла являются самыми сильными окис­лителями?

13. Почему положение металлов в электрохимическом ряду напряжений не вполне соответствует их положению в периодической системе?

14. Чему равен потенциал водородного электрода при рН = 10?

15. На сколько изменится потенциал цинкового электрода, если раствор соли цинка, в который он погружен, разбавить в 10 раз: а) возрастет на 59 мВ; б) уменьшится на 59 мВ; в) возрастет на 30 мВ; г) уменьшится на 30 мВ?

16. Напишите уравнения анодного и катодного процессов, суммарные ионно-молекулярное и молекулярное уравнения этих процессов, протекающих в гальваническом элементе. Вычислите величину электродвижущей силы (ЭДС) гальванического элемента при указанных молярных концентрациях растворов соответствующих солей:

а) Ni | NiSO₄ || CuSO₄ | Cu ;

(1M) (0,01M)

б) Zn | ZnSO₄ || AgNO₃ | Ag ;

(0,001M) (0,01M)

в) Cd | CdSO₄ || CdSO₄ | Cd .

(0,01M) (1M)

15. Дайте обоснованный ответ, в каком направлении может самопроизвольно протекать заданная реакция? Составьте схему гальванического элемента, в котором протекает эта реакция. Напишите уравнения анодного и катодного процессов, а также суммарное ионно-молекулярное уравнение, определите ЭДС при концентрациях потенциалобразующих ионов в анодном и катодном пространстве, равных 1 моль/л.

а) Cu + HgCl₂ = CuCl₂ + Hg;

б) Pb + Co(NO₃)₂ = Pb(NO₃)₂ + Co;

в) 2Bi + 3Ni(NO₃)₂ = 2Bi(NO₃)₃ + 3Ni.

Коррозия металлов и методы защиты.

1. Какие реакции протекают при коррозии металлов в кислых и нейтральных растворах?

2.Как определить, какой из двух металлов корродирует при контакте двух металлов?

3. Железное изделие покрыли кадмием. Какое это покрытие анодное или катодное?

4. Почему? Составьте электронные уравнения анодного и катодного процессов при нарушении кадмиевого покрытия во влажном воздухе и в соляной кислоте.

5. Что такое фосфатирование?

6. В чем отличие электрохимических методов защиты от коррозии от защиты металлов с помощью покрытий?

1. Почему медь (как протектор) не защищает железо, а цинк предохраняет от коррозионного разрушения?

2. В чем сущность ингибиторного действия некоторых веществ?

3. В чем различие между катализаторами и ингибиторами?

4. В чем различие меду катодной и анодной электрохимическими методами защиты?

7. Катодная и протекторная защита одно и то же?

8. В чем принципиальная разница между анодным и катодным металлическими покрытиями?

10. Какова необходимость в применении различных методов защиты металлов от коррозии и разработке новых?

Определение жесткости и умягчения воды.

1. Почему разрывается стеклянный сосуд при замерзании содержащейся в нем воды? Ответ поясните с учетом строения воды.

2. Почему не происходит полное замерзание воды в прудах, озерах и реках?

3. Вычислить жесткость воды, зная, что в 500 мл ее содержится 202,5 г Са(НСО₃)₂.

4. Сколько граммов СаSO₄ содержится в 1 м³ воды, если жесткость, обусловленная присутствием этой соли, равна 4 мэкв/л ?

5. Сколько граммов соды надо прибавить к 500 л воды, чтобы устранить ее жесткость, равную 5 мэкв/л ?

6. Вычислить карбонатную жесткость воды, зная, что на титрование 100 мл этой воды, содержащей гидрокарбонат кальция, потребовалось 6,25 мл 0,08н раствора НС1.

7. В 1 л воды содержится 36,47 мг ионов магния и 50,1 мг ионов кальция. Чему равна жесткость этой воды ?

8. Вода, содержащая только гидрокарбонат магния, имеет жесткость 3,5 мэкв/л. Сколько граммов гидрокарбоната магния содержится в 500 мл этой воды ?

Преподаватель _________________Таутиева М.А.

Вопросы для коллоквиумов, собеседования

по дисциплине «Химия»

Раздел 1.

1. Атомно-молекулярное учение. Относительная атомная и относительная молекулярная массы. Единица количества вещества в химии. Молярная масса и ее связь с относительной молекулярной (атомной) массой вещества (элемента). Расчет числа молекул (атомов) в заданной массе вещества.

2. Эквивалент вещества в реакциях ионного обмена и окислительно-восстановительных реакциях. Эквивалентная масса и эквивалентный объем вещества. Закон эквивалентов. Расчет эквивалентных масс и эквивалентных объемов простых и сложных веществ.

3. Закон Авогадро и следствия из него. Молярный объем газа. Законы идеальных газов (Бойля-Мариотта, Гей-Люссака, Шарля). Объединенный газовый закон. Уравнение Клапейрона-Менделеева. Закон парциальных давлений Дальтона.

4. Строение атома. Развитие представлений о строении атома: теории Томсона, Резерфорда, Бора. Спектр атома водорода как экспериментальное подтверждение теории Бора.

5. Современные представления о строении атома. Корпускулярно-волновой дуализм электрона. Уравнение де Бройля. Принцип неопределенности Гейзенберга. Уравнение Шредингера. Физический смысл волновой функции?

6. Квантовые числа электронов: n, l, m_l, m_s. Что они характеризуют? Какие значения принимают? Описание атомной орбитали набором квантовых чисел (показать на примере). Емкость энергетических уровней и подуровней.

7. Принципы распределения электронов по атомным орбиталям в многоэлектронных атомах: принцип наименьшей свободной энергии, запрет Паули, правило Хунда, правило октета. Последовательность заполнения электронами атомных орбиталей. Правила Клечковского.

8. Периодический закон Д.И. Менделеева. Периодическая система химических элементов. Закон Мозли. Современная формулировка периодического закона. Причина периодического изменения свойств элементов.

9. Структура периодической системы Д.И. Менделеева. Понятия: “химический элемент”, “период”, “группа”, “подгруппа”, “семейство элементов”. Как по электронной формуле элемента определить, к какой группе, подгруппе, к какому периоду и семейству он относится?

10. Характер и причины изменения радиуса атомов и относительной электроотрицательности элементов в периодах и подгруппах периодической системы. Характер изменения металлических и неметаллических свойств элементов, а также кислотно-основных свойств их оксидов и гидроксидов в периодах и подгруппах.

11. Ионная химическая связь, условия ее образования. Свойства ионной связи. Поляризующее действие и поляризуемость ионов. Ионные кристаллы.

12. Ковалентная химическая связь. Сущность метода валентных связей (ВС). Составление валентных схем молекул. Кратность связи с позиций метода ВС. Донорно-акцепторный механизм образования ковалентной связи. Понятие о методе молекулярных орбиталей (МО ЛКАО). Кратность связи с позиций метода МО.

13. Свойства ковалентной химической связи (насыщаемость, направленность, полярность). Теория гибридизации атомных орбиталей при образовании ковалентных связей. Образование химических связей в молекулах BeF₂, BF₃, CF₄.

14. Металлическая химическая связь. Водородная связь. Межмолекулярные взаимодействия (ориентационное, индукционное, дисперсионное).

15. Химическая термодинамика. Классификация термодинамических систем и процессов. Первый закон термодинамики. Внутренняя энергия и энтальпия термодинамической системы.

16. Тепловой эффект химической реакции. Стандартная энтальпия образования сложного вещества. Закон Гесса и следствия из него. Экспериментальное определение тепловых эффектов химических реакций.

17. Второй закон термодинамики. Энтропия системы. Энергия Гиббса системы. Изменение энергии Гиббса как критерий возможности самопроизвольного протекания химического процесса.

18. Гомогенные и гетерогенные химические реакции. Скорость химической реакции. Основные факторы, влияющие на скорость химических реакций. Влияние концентраций реагирующих веществ. Закон действия масс. Константа скорости химической реакции, ее физический смысл.

19. Влияние температуры на скорость и константу скорости химической реакции. Правило Вант-Гоффа. Уравнение Аррениуса. Энергия активации химической реакции. Влияние катализатора на скорость реакции.

20. Необратимые и обратимые химические реакции. Равновесие обратимых реакций. Константа равновесия, ее связь с изменением энергии Гиббса реакции. Смещение химического равновесия обратимых реакций. Принцип Ле Шателье – Брауна.

21. Дисперсные системы: их состав, классификация, способы получения. Эффект Тиндаля. Строение коллоидной мицеллы.

22. Высокая свободная поверхностная энергия как характерная черта дисперсных систем. Способы реализации тенденции дисперсных систем к уменьшению свободной поверхностной энергии. Коалесценция, коагуляция, седиментация. Сорбция и ее виды: адсорбция, абсорбция и хемосорбция. Десорбция.

Раздел 2

23. Растворы, их классификация. Способы выражения концентрации растворов: массовая доля (процентная концентрация); молярная, моляльная, нормальная (эквивалентная) концентрация; мольная доля; титр.

24. Физическая и химическая теории растворов. Термодинамические закономерности процесса растворения.

25. Фазовая диаграмма воды. Правило фаз Гиббса и его приложение к фазовой диаграмме воды. Фазовая диаграмма водного раствора.

26. Законы Рауля для растворов электролитов и неэлектролитов. Криоскопия, эбуллиоскопия. Определение молярной массы растворенного вещества этими методами.

27. Осмос. Осмотическое давление раствора. Закон Вант-Гоффа для растворов электролитов и неэлектролитов. Определение молярной массы растворенного вещества методом осмометрии.

28. Отклонение свойств растворов электролитов от законов Рауля и Вант-Гоффа для неэлектролитов. Изотонический коэффициент i, его связь со степенью диссоциации ?

29. Растворы электролитов. Основные положения теории электролитической диссоциации Аррениуса. Диссоциация кислот, оснований, солей. Классификация электролитов по силе. Понятие о теориях кислот и оснований (теории Брёнстеда – Лоури, Льюиса, Усановича).

29.

30. Равновесия диссоциации в растворах слабых электролитов. Закон разбавления Оствальда. Особенности растворов сильных электролитов. Понятие об активности и коэффициенте активности ионов в растворе сильного электролита.

31. Электролитическая диссоциация воды. Ионное произведение воды. Водородный показатель (рН), гидроксильный показатель (рОН). Шкала рН. Понятие о буферных системах. Расчет рН буферных растворов.

32. Равновесия в растворах малорастворимых электролитов. Произведение растворимости (ПР), его связь с растворимостью вещества. Условие выпадения осадка малорастворимого электролита.

33. Реакции ионного обмена в растворах электролитов. Гидролиз солей. Константа гидролиза. Степень гидролиза и факторы, влияющие на нее. Необратимый (совместный) гидролиз.

34. Комплексные соединения (КС): состав, номенклатура, способы определения строения. Химическая связь в КС. Диссоциация КС. Константа нестойкости комплексного иона. Реакции с участием КС.

35. Теория кристаллического поля лигандов. Ее приложение к описанию магнитных и оптических свойств комплексных соединений. Пространственная структура КС.

36. Окислительно-восстановительные реакции (ОВР). Типы ОВР. Важнейшие окислители и восстановители. Влияние среды на характер протекания ОВР (показать на примерах). Эквивалент вещества в ОВР.

37. Электродный потенциал. Причины его возникновения. Факторы, влияющие на его величину. Уравнение Нернста. Измерение и расчет электродного потенциала для различных типов электродов.

38. Водородный электрод. Стандартные электродные потенциалы. Ряд стандартных электродных потенциалов металлов и выводы из него.

39. Работа медно-цинкового гальванического элемента. Стандартная электродвижущая сила (ЭДС) гальванического элемента. Ее связь с изменением энергии Гиббса и константой равновесия токообразующей реакции.

40. ЭДС гальванического элемента и реальная разность потенциалов. Поляризация электродов и борьба с ней. Концентрационные гальванические элементы. Расчет ЭДС концентрационного гальванического элемента.

41. Химические источники электрического тока. Марганцево-цинковый гальванический элемент. Устройство и химические реакции, протекающие при его работе. Топливные гальванические элементы.

42. Химические источники электрического тока. Свинцовый кислотный аккумулятор. Реакции протекающие при его зарядке и разрядке. Щелочные аккумуляторы. Химические реакции, протекающие при зарядке и разрядке кадмиево-никелевого и серебряно-цинкового щелочных аккумуляторов.

43. Электролиз расплавов и растворов электролитов (привести примеры). Последовательность разряда ионов на электродах при электролизе растворов электролитов. Применение электролиза в технике.

44. Электрохимические процессы. Законы Фарадея. Электрохимический эквивалент. Постоянная Фарадея, ее физический смысл. Коэффициент выхода по току?

45. Коррозия металлов. Классификация процессов коррозии. Химическая коррозия металлов. Пассивация. Электрохимическая коррозия металлов. Причины возникновения коррозионных гальванопар. Механизм электрохимической коррозии.

46. Химические реакции, протекающие при атмосферной коррозии оцинкованного и луженого железа в случае нарушения целостности покрытия, а также при коррозии в кислой среде.

47. Способы защиты металлов от коррозии. Коррозионные процессы, протекающие при повреждении анодного и катодного защитных покрытий. Протекторная защита. Защита внешним отрицательным потенциалом.

48. s-элементы таблицы Менделеева Д.И. Электронное строение s-элементов (Са, Мg). Соединения этих элементов, используемые в строительстве. Природные материалы, содержащие Са, Мg. Временная и постоянная жёсткость воды. Единицы измерения жёсткости. Способы умягчения воды. Ограничения при использовании жёсткой воды.

49. р-элементы таблицы д.И. Менделеева. Электронное строение р-элементов (В, АI). Бор, бориды. Кремний и его соединения в технологии строительных материалов. Природные материалы, содержащие р-элементы. Алюмосиликаты. Соединения вышеуказанных элементов как исходное сырьё для строительных материалов.

50. Вяжущие материалы. Классификация вяжущих. Строительный гипс, известь, портландцемент, магнезиальный и глинозёмный цементы. Получение и стадии твердения. Эрозия и коррозия бетонных сооружений. Способы защиты от коррозии. Органические вяжущие вещества. Полиэтилен, поливинилхлорид, кислородсодержащие, ароматические полимерные углеводороды в строительстве. Реакции полимеризации и поликонденсации. Получение и свойства органических вяжущих. Природные органические вяжущие.

Преподаватель_________________________Таутиева М.А.

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском по сайту: