W pewnym ogniwie zbudowanym z dwóch półogniw metalicznych zachodzi reakcja zilustrowana równaniem:

2Cr + 3Sn²⁺ → 2Cr³⁺ + 3Sn

Przedstaw zgodnie z konwencją sztokholmską schemat opisanego ogniwa.

Oceń prawdziwość poniższych zdań. Zaznacz P, jeśli zdanie jest prawdziwe, albo F – jeśli jest fałszywe.

Zaprojektuj ogniwo galwaniczne, w którym półogniwo Ni│Ni²⁺ będzie pełnić funkcję anody.

a) Uzupełnij poniższy schemat – wpisz symbole lub wzory odczynników wybranych spośród następujących:

Ni  •  Ni(NO₃)₂ (aq)  •  Pb  •  Pb(NO₃)₂ (aq)  •  Zn  •  Zn(NO₃)₂ (aq)

 

 

 

 

b) Opisz zmiany, które będzie można zaobserwować w półogniwach podczas pracy ogniwa.

Anoda:

Katoda:

Ruten jest metalem aktywniejszym od srebra, ale mniej aktywnym od kadmu. Przygotowano trzy standardowe półogniwa metaliczne: kadmowe, rutenowe i srebrowe. Różnica potencjałów między półogniwem Ru|Ru²⁺ a półogniwem Ag|Ag⁺ wynosiła 0,350 V.

Oblicz, jaką różnicę potencjałów (napięcie) wskaże woltomierz między półogniwem Ru|Ru²⁺ a półogniwem Cd|Cd²⁺. Skorzystaj z tabeli standardowych potencjałów redukcji.

Zbudowano zestaw doświadczalny zgodnie z poniższym rysunkiem.

Stwierdzono, że siła elektromotoryczna (SEM) tego ogniwa w warunkach standardowych jest równa 0,28 V.

Zidentyfikuj metal Me i napisz, z wykorzystaniem jego symbolu chemicznego, równanie reakcji elektrodowej, która zachodzi w półogniwie I.

Przygotowano dwa półogniwa standardowe: niklowe oraz srebrowe. Do pierwszej zlewki wprowadzono 100 cm³ roztworu NiSO4 o stężeniu 1,00 mol·dm⁻³ i włożono blaszkę niklową
o masie 20,0 g. Do drugiej zlewki wprowadzono roztwór AgNO3 o stężeniu 1,00 mol·dm⁻³ i włożono blaszkę srebrną o masie 20,0 g. Roztwory wodne znajdujące się w zlewkach połączono kluczem elektrolitycznym (rurką szklaną zawierającą wodny roztwór azotanu(V) potasu KNO₃), którego zadaniem jest umożliwienie przepływu odpowiednich jonów pomiędzy roztworami elektrolitów tak, aby reguła elektroobojętności każdego z roztworów w zlewkach została spełniona. Blaszki wykonane z niklu i srebra (elektrody) połączono odpowiednimi przewodami zewnętrznymi poprzez woltometr.

 

1. Zapisz schemat przedstawionego ogniwa zgodnie z konwencją sztokholmską. Zapisz równania reakcji przebiegających na katodzie oraz sumaryczne równanie (w formie jonowej skróconej) zachodzącej w ogniwie.

Schemat ogniwa: (–)              (+)

Równanie reakcji przebiegającej na anodzie:

Równanie reakcji przebiegającej na katodzie:

Sumaryczne równanie reakcji zachodzącej w ogniwie:

 

2. Uzupełnij poniższy rysunek, przedstawiający opisane ogniwo niklowo-srebrowe. W wyznaczone miejsca wpisz wzory jonów w taki sposób, żeby strzałki wskazywały kierunek, w jakim poszczególne jony, znajdujące się w roztworach w zlewkach oraz w kluczu elektrolitycznym, poruszają się w trakcie pracy ogniwa. Wzory jonów wybierz z poniższych:
Ni²⁺ •  Ag⁺ •  K⁺ •   SO4²⁻ •  NO₃

3. Oceń, czy podane poniżej informacje są prawdziwe. Zaznacz P, jeśli informacja jest prawdziwa, albo F – jeśli jest fałszywa.

 

4. Oblicz, jaki ładunek elektryczny, wyrażony w kulombach, musi przepłynąć przez zewnętrzny obwód przedstawionego ogniwa niklowo-srebrowego, aby ogniwo uległo całkowitemu rozładowaniu. Oblicz masy obu płytek metalicznych po całkowitym rozładowaniu ogniwa.

W poniższej tabeli przedstawiono wartości elektroujemności (𝝌) dla atomów wybranych metali Me oraz wartości potencjałów standardowych półogniw metalicznych (𝐸⁰) utworzonych z tych metali i zanurzonych w roztworze zawierającym kationy metali Me|Men⁺(aq), których stężenie wynosi 1,00 mol·dm⁻³

Narysuj wykres zależności wartości potencjału standardowego dla – wymienionych w tabeli – półogniw metalicznych od wartości elektroujemności metali tworzących te półogniwa. Przyjmij odpowiednią skalę i opisz w sposób jednoznaczny osie. Na wykresie narysuj linię najlepszego dopasowania, czyli prostą ilustrującą ogólny trend (ta linia nie musi przebiegać przez żaden z punktów na wykresie, jednak te punkty powinny się znajdować możliwie blisko linii najlepszego dopasowania). Sformułuj wnioski, jakie można wyciągnąć z analizy narysowanego wykresu.

 

Wnioski:

Twoim zadaniem będzie zbadanie zachowania się jonów żelaza(II) i żelaza(III) wobec metalicznej miedzi oraz jonów miedzi(II) wobec metalicznego żelaza.

Poniżej przedstawiono wybrane równania procesów utleniania-redukcji, którym ulegać mogą badane jony i metale, oraz wartości potencjałów standardowych dla wymienionych par redoks.

Fe²⁺ (aq) + 2e⁻ ⇄ Fe (s)      – 0,44 V
Fe³⁺ (aq) + e⁻ ⇄ Fe²⁺ (aq)      0,77 V
Fe³⁺ (aq) + 3e⁻ ⇄ Fe (s)      – 0,04 V
Cu⁺(aq) + e⁻ ⇄ Cu (s)         0,52 V
Cu²⁺ (aq) + e⁻ ⇄ Cu⁺(aq)      0,15 V
Cu²⁺ (aq) + 2e⁻ ⇄ Cu (s)      0,34 V

Dla każdego przygotowanego układu sformułuj hipotezę (zaznacz TAK albo NIE) dotyczącą możliwości zajścia reakcji w próbach 1.–3. Następnie przeprowadź opisane próby, zapisz obserwacje, oceń prawdziwość hipotezy, sformułuj wnioski i napisz równanie reakcji (jeżeli reakcja zachodzi).

 

Próba 1.

Ocena hipotezy i wnioski:

Równanie reakcji:

 

Próba 2.

Ocena hipotezy i wnioski:

Równanie reakcji:

Próba 3.

Ocena hipotezy i wnioski:

Równanie reakcji:

W poniższej tabeli przedstawiono równania reakcji redukcji jonów wybranych metali oraz wartości potencjałów standardowych dla wymienionych par redoks.

 

Oceń, czy podane poniżej informacje są prawdziwe. Zaznacz P, jeśli informacja jest prawdziwa, albo F – jeśli jest fałszywa.

Ze zbioru:
Fe
Ni
Co
Hg
Mn²⁺
Cd²⁺
Cu²⁺
Ag⁺

wybierz drobiny spełniające warunki opisane w poniższej tabeli. Symbole i wzory wybranych drobin wpisz w wyznaczone miejsca.

Przeprowadzono doświadczenie, którego celem było porównanie aktywności trzech metali oznaczonych umownie literami A, X i Z. Przebieg doświadczenia zilustrowano na poniższym schemacie.

Zmiany zaobserwowane podczas doświadczenia pozwoliły stwierdzić, że aktywność użytych metali rośnie w szeregu A, Z, X.

Oceń, czy podane poniżej informacje są prawdziwe. Zaznacz P, jeśli informacja jest prawdziwa, albo F – jeśli jest fałszywa.

W standardowym półogniwie A ustala się równowaga opisana równaniem:

MnO₄⁻+ 8H⁺ + 5e⁻ ⇄ Mn²⁺+ 4H2O

Po połączeniu tego półogniwa ze standardowym półogniwem B otrzymano ogniwo, którego siła elektromotoryczna (SEM) jest równa 0,971 V.

Napisz sumaryczne równanie reakcji, która zachodzi w pracującym ogniwie zbudowanym z półogniw A i B.

Atomy siarki wchodzą w skład wielu drobin (cząsteczek, jonów), w których atomowi siarki można przypisać różne stopnie utlenienia. Z tego względu możliwe jest zachodzenie wielu różnych reakcji utleniania-redukcji zarówno między tymi drobinami, jak i z cząsteczkami oraz jonami utworzonymi z atomów innych pierwiastków. Poniższy diagram obejmuje równania równowagi reakcji utleniania-redukcji z udziałem wybranych drobin zawierających atomy siarki. Przy każdym równaniu podano wartość potencjału standardowego dla danej równowagi.

 

Ze względu na bogactwo drobin tworzonych przez siarkę mogą one reagować między sobą w reakcjach utleniania-redukcji, w wyniku czego ulegają procesom synproporcjonowania (tworzą wspólny produkt). Pojedyncza drobina może także ulec reakcji dysproporcjonowania, w rezultacie której powstają dwa produkty, będące efektem utleniania oraz redukcji substratu.

1. Rozstrzygnij, czy możliwy jest samorzutny przebieg reakcji synproporcjonowania tlenku siarki(IV) i siarkowodoru do siarki pierwiastkowej:

SO2 + 2H₂S ⟶ 3S + 2H₂O

Odpowiedź uzasadnij na podstawie wartości potencjałów standardowych.

Rozstrzygnięcie:

Uzasadnienie:

 

2. Rozstrzygnij, czy możliwy jest samorzutny przebieg reakcji synproporcjonowania anionu siarczanowego(IV) i anionu siarczkowego do siarki pierwiastkowej:

SO3²⁻+ 2S²⁻+ 3H2O ⟶ 3S + 6OH⁻

Odpowiedź uzasadnij na podstawie wartości potencjałów standardowych.

Rozstrzygnięcie:

Uzasadnienie:

Drobiny zawierające atomy siarki różnią się właściwościami utleniająco-redukującymi.

1. Wskaż, spośród wymienionych poniżej, drobinę wykazującą się najsilniejszymi właściwościami utleniającymi (będącą najlepszym utleniaczem):

SO4²⁻ • SO3²⁻  • SO2  •   S   •   S²⁻  •   H2S

2. Wskaż, spośród wymienionych poniżej, drobinę wykazującą się najsilniejszymi właściwościami redukującymi (będącą najlepszym reduktorem):

SO4²⁻  •   SO3²⁻  •   SO2  •   S   •   S²⁻  • H2S

W tabeli przedstawiono równania reakcji elektrodowych i wartości standardowego potencjału redukcji (w temperaturze 25ºC) dla wybranych układów redoks.

1. Na podstawie danych zawartych w powyższej tabeli ustal, czy istnieje możliwość zajścia reakcji zilustrowanych poniższymi schematami. Zaznacz odpowiednie miejsca w tabeli i wyjaśnij swój wybór. 

Wyjaśnienie:

 

2. Napisz w formie jonowej skróconej równanie reakcji zachodzącej z udziałem jonów manganianowych(VII) podczas jednej przemiany wybranej z tabeli. Uzupełnij poniższy schemat. Podkreśl wzór jonów, które w opisanej przemianie pełnią funkcję reduktora.