WYBÓR ZADAŃ Z ARKUSZY MATURALNYCH

(ZAKRES ROZSZERZONY)

„PROCESY UTLENIANIA I REDUKCJI”

Zad. 1 (3 pkt).

W wyniku elektrolizy wodnego roztworu substancji X na katodzie i anodzie wydzieliły się gazy w stosunku objętościowy 1 : 1. pH przed elektrolizą wynosiło 7, a po elektrolizie pH> 7

a) substancją X może być : ……………………………………………………………………

b) Jaki ładunek przepłynął przez elektrolizer, jeżeli wydzieliło się łącznie 448 cm³ gazów odmierzonych w warunkach normalnych? ( F = 96 500 C)

……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………….

c) Wyjaśnij zmianę pH po elektrolizie………………………………………………………….

…………………………………………………………………………………………………..

Zadanie 2. (4 pkt)

Jedna z metod oczyszczania spalin polega na reakcji tlenków azotu z amoniakiem

przy udziale katalizatora.

Wiedząc, że substratami tej reakcji są tlenek azotu(II), tlenek azotu(IV) i amoniak,

a produktami azot i woda, napisz równanie reakcji i uzgodnij je w oparciu o bilans

elektronowy.

Wskaż substancje, które pełnią w tym procesie rolę utleniacza i reduktora.

Równanie reakcji: ........................................................................................................................

Bilans elektronowy: .....................................................................................................................

.....................................................................................................................................................

.....................................................................................................................................................

Utleniacz: ....................................................................................................................................

Reduktor:……………………………………………………………………………………….

Informacja do zadania 3. i 4.

Dwa przedmioty wykonane ze stali pokryto powłokami ochronnymi, jeden powłoką cynkową,

a drugi niklową. Po pewnym czasie na obu przedmiotach powstały rysy uszkadzające powłoki.

Utworzyły się lokalne mikroogniwa metaliczne i nastąpiła korozja.

Zadanie 3. (3 pkt)

Zapisz schematy obu mikroogniw opisanych w powyższej informacji. (Załóż

powstawanie półogniw metalicznych typu M^- M ⁿ⁺). Dla jednego z ogniw oblicz wartość

SEM w warunkach standardowych.

....................................................................................................................................................

....................................................................................................................................................

SEM ogniwa: ..............................................................................................................................

Zadanie 4. (2 pkt)

Wskaż, która z powłok, cynkowa czy niklowa, skuteczniej chroni żelazo przed korozją

elektrochemiczną w sytuacji opisanej w informacji wprowadzającej. Uzasadnij swój

wybór w oparciu o wartości potencjałów standardowych.

....................................................................................................................................................

....................................................................................................................................................

....................................................................................................................................................

Zadanie 5. (2 pkt)

W związkach organicznych węgiel występuje na różnych stopniach utlenienia.

Określ stopnie utlenienia węgla (podkreślone atomy) w cząsteczkach, których wzory

podano w tabeli.

Wzór grupowy związku	CH4	CH3OH	HCHO	CH3CHO
Stopień utlenienia węgla

Zadanie 6. (2 pkt)

Podczas elektrolizy wodnego roztworu pewnego elektrolitu na anodzie zachodziła reakcja przedstawiona równaniem:

2H₂O → O₂ + 4H⁺ + 4e-

Sumaryczne równanie tego procesu elektrolizy można przedstawić następująco:

2H₂O → 2H₂ + O₂

Napisz jedno równanie reakcji, która mogła przebiegać na katodzie. Podaj przykład substancji (wzór sumaryczny), której wodny roztwór mógł pełnić podczas tego procesu rolę elektrolitu.

Równanie reakcji przebiegającej na katodzie:

.......................................................................................................................................................

Wzór substancji: .....................................................................................

Zadanie 7. (3 pkt)

Reakcję chemiczną zachodzącą w pewnym ogniwie opisuje równanie:

2Fe³⁺_(aq) + Sn²⁺_(aq) → 2Fe²⁺_(aq) + Sn⁴⁺_(aq)

Przedstaw schemat tego ogniwa i napisz równania reakcji przebiegających w jego

półogniwach.

Schemat ogniwa: .........................................................................................................................

Równania reakcji: ........................................................................................................................

....................................................................................................................................................

Zadanie 8. (2 pkt)

Dobierz współczynniki stechiometryczne w podanym poniżej schemacie reakcji.

Zastosuj metodę bilansu elektronowego.

K2Cr2O7 + FeSO4 + H2SO4 → Cr2(SO4)3 + Fe2(SO4)3 + K2SO4 + H2O

Bilans elektronowy:

.....................................................................................................................................................

.....................................................................................................................................................

Równanie reakcji:

......................................................................................................................................................

Zadanie 9. (1 pkt)

Napisz równania reakcji elektrodowych zachodzących podczas elektrolizy stopionego

chlorku ołowiu(II).

K (-) ............................................................................................................................................

A (+) ............................................................................................................................................

Zadanie 10. (3 pkt)

Podczas elektrolizy wodnego roztworu siarczanu(VI) sodu na elektrodach platynowych

zachodzą procesy elektrodowe, które można zilustrować następującymi równaniami:

K (-) 4 H2O + 4e- → 2 H2 + 4 OH^-

A (+) 2 H2O → O2 + 4 H⁺ + 4 e-

Oblicz objętość tlenu (w warunkach normalnych) wydzielonego podczas elektrolizy

roztworu siarczanu(VI) sodu, jeżeli przez elektrolizer przepływał prąd o natężeniu 5A

w czasie 15 minut.

Stała Faradaya F = 96500 C · mol ^-1

Obliczenia:

Odpowiedź: ................................................................................................................................

Zadanie 11. (2 pkt)

Na podstawie wartości potencjałów standardowych można przewidywać kierunek przebiegu reakcji redoks. Fakt, że jakaś substancja jest utleniaczem lub reduktorem, nie zależy wyłącznie od jej potencjału standardowego, lecz również od wartości potencjału standardowego drugiego reagenta.

Poniżej przedstawiono równania połówkowe reakcji redoks wraz z potencjałami standardowymi.

Fe³⁺ + e ↔ Fe²⁺ Eo = + 0,77 V

MnO4^- + 8 H⁺ + 5e ↔ Mn²⁺ + 4 H2O Eo = + 1,51 V

F2 + 2e ↔ 2F^- Eo = + 2,85 V

Na podstawie potencjałów standardowych przedstawionych wyżej układów redoks

a) napisz wzór najsilniejszego utleniacza: ................................................................................

b) wskaż, który z jonów może być utleniony przez jony MnO₄ ^- …………………………...

Zadanie 12. (2 pkt)

Wpisz stopnie utlenienia, jakie przyjmuje siarka w związkach chemicznych i jonach o podanych niżej wzorach.

Al₂(SO4)₃ , Na₂S, HSO₃^- , HS^-

Zadanie 13. (2 pkt)

W półogniwach A i B zachodzą reakcje opisane równaniami:

półogniwo A: ClO3^- + 6H⁺ + 6e ↔ Cl^- + 3H2O E^o = 1,45V

półogniwo B: NO2^- + H2O + e ↔ NO + 2OH^- E⁰ = - 0,46V

Zbudowano ogniwo z półogniw A i B.

a) Na podstawie podanych wartości potencjałów standardowych określ, w którym

półogniwie (A czy B) zachodzi proces utlenienia, a w którym redukcji.

b) Napisz w formie jonowej sumaryczne równanie reakcji zachodzącej w ogniwie.

a) Utlenianie zachodzi w półogniwie: .........................................................................................

Redukcja zachodzi w półogniwie: .............................................................................................

b) Równanie reakcji zachodzącej w ogniwie:

.......................................................................................................................................................

.....................................................................................................................................................

Zadanie 14. (3 pkt)

Kwas octowy (etanowy) można otrzymać w reakcji etanolu (alkoholu etylowego)

z dichromianem(VI) potasu.

Stosując zasadę bilansu elektronowego, dobierz współczynniki w poniższym równaniu

reakcji. Podaj wzór substancji pełniącej rolę utleniacza oraz wzór substancji pełniącej

rolę reduktora.

......... CH3CH2OH + ......... K2Cr2O7 + ......... H2SO4 →

.......... CH3COOH + .........Cr2(SO4)3 + ......… K2SO4 + ......… H2O

Bilans elektronowy: .......................................................................................................................

.......................................................................................................................................................

.......................................................................................................................................................

Wzór substancji pełniącej rolę utleniacza: ...............................................................................

Wzór substancji pełniącej rolę reduktora: ...................................................................................

Zadanie 15. (3 pkt)

Zbudowano ogniwo, w którym przebiega następująca reakcja:

Mg + Cu²⁺ → Mg²⁺ + Cu

Uzupełnij podaną informację podając, który z metali jest katodą a który anodą. Określ znaki elektrod i zaznacz na schemacie kierunek przepływu elektronów.

Zadanie 16 (4 pkt.)

Zadanie 17. (3 pkt)

Zaprojektuj ogniwo galwaniczne w którym kationy srebra(I) utleniają atomy glinu.

Podaj schemat ogniwa. Podaj reakcje zachodzące w półogniwach.

......................................................................................................................................................

......................................................................................................................................................

...............................................................................................................................

Zadanie 18. (4 pkt)

SEM pewnego ogniwa w warunkach standardowych wynosi 2,46V. Elektrodę dodatnią w tym

ogniwie stanowi srebro.

Określ, z jakiego metalu została wykonana elektroda ujemna. Przedstaw schemat tego

ogniwa oraz napisz równania reakcji przebiegających na jego elektrodach.

Metal stanowiący elektrodę ujemną: ...........................................................................................

Schemat ogniwa: .........................................................................................................................

Równania reakcji:

Elektroda ujemna: .......................................................................................................................

Elektroda dodatnia:.......................................................................................................................

Zadanie 19. (2 pkt)

Wykorzystując dane z szeregu elektrochemicznego metali napisz schemat ogniwa,

w którym elektroda cynkowa pełni rolę anody. Zapisz równanie reakcji zachodzącej

w półogniwie cynkowym.

Schemat ogniwa: ..........................................................................................................................

Równanie reakcji ……………………………………………………………………………….

Zadanie 20. (2 pkt)

W warunkach standardowych SEM ogniwa metalicznego, w którym jednym z półogniw jest

półogniwo srebrowe wynosi 1,20 V.

W szeregu elektrochemicznym metali wyszukaj drugie półogniwo (elektrodę)

zastosowane w tym ogniwie i określ, czy pełni ono rolę katody, czy anody.

Półogniwo (elektroda): ...............................................................................................................

Rola w ogniwie: ..........................................................................................................................

Zadanie 21. (3 pkt)

W laboratorium przeprowadzono następujące doświadczenie:

Do zlewki zawierającej kilka cm³ bezbarwnej cieczy dodano kilka cm3 wodnego roztworu

KMnO4, a następnie kilka cm³ wodnego roztworu Na2SO3. Zaobserwowano odbarwienie

powstałego roztworu.

Napisz, czy znajdująca się w zlewce przed rozpoczęciem doświadczenia bezbarwna ciecz

to była woda, wodny roztwór kwasu, czy roztwór zasady. Uzasadnij swoją odpowiedź,

pisząc równanie reakcji w formie skróconej jonowej. Współczynniki uzgodnij metodą

bilansu elektronowego.

Bezbarwna ciecz to: .....................................................................................................................

Równanie reakcji: ........................................................................................................................

Bilans elektronowy: .....................................................................................................................

...............................................................................................................................

Zadanie 22. (3 pkt)

Chlor można otrzymać w wyniku reakcji kwasu solnego z manganianem(VII) potasu.

Produktami tej reakcji, oprócz chloru, są: chlorek manganu(II), chlorek potasu i woda.

Napisz w formie cząsteczkowej równanie tej reakcji i dobierz w nim współczynniki

stechiometryczne metodą bilansu elektronowego. Zapisz wzory substancji, które pełnią

w tej reakcji rolę utleniacza i reduktora.

Bilans elektronowy: …………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………….

Zbilansowane równanie reakcji:

…………………………………………………………………………………………………

Wzór utleniacza: …………..

Wzór reduktora: …………..

Zadanie 23. (2 pkt)

Wodny roztwór siarczanu(VI) sodu poddano elektrolizie z użyciem elektrod grafitowych.

Napisz równania reakcji, które przebiegały na elektrodach w czasie opisanego procesu.

Równanie reakcji anodowej:…………………………………………………………..

Równanie reakcji katodowej:………………………………………………………….

1

---