Чтобы решить эту задачу, нам потребуется знание о реакциях окисления-восстановления и стандартных потенциалах электродных полуреакций.
1. Определение потенциалов электродов:
Для определения потенциала электрода необходимо знать его стандартный потенциал и концентрацию ионов в растворе.
а) Для электродной пары Cd2+ (0,5 моль/л)/Cd:
Стандартный потенциал электрода Cd/Cd2+ равен -0,40 В (это можно найти в таблице стандартных потенциалов электродов).
Также в задаче указана молярная концентрация ионов Cd2+ в растворе, которая составляет 0,5 моль/л.
б) Для электродной пары Cd2+(10-6 моль/л)/Cd:
Также можем использовать стандартный потенциал электрода Cd/Cd2+ (-0,40 В).
Молярная концентрация ионов Cd2+ в этой паре равна 10-6 моль/л.
2. Составление схемы гальванического элемента и определение функций полуэлементов:
Схема гальванического элемента для электродной пары Cd2+ (0,5 моль/л)/Cd:
Cd | Cd2+ (0,5 моль/л)
Схема гальванического элемента для электродной пары Cd2+(10-6 моль/л)/Cd:
Cd | Cd2+(10-6 моль/л)
Функции полуэлементов:
- Катод – электрод, на который осуществляется уменьшение концентрации ионов (Cd);
- Анод – электрод, на который осуществляется окисление металла (Cd2+).
3. Расчет электродной связи и потенциала гальванического элемента:
а) Для электродной пары Cd2+ (0,5 моль/л)/Cd:
ЭДС = -0,40 В - (-0,40 В) = 0 В
б) Для электродной пары Cd2+(10-6 моль/л)/Cd:
ЭДС = -0,40 В - (-0,40 В) = 0 В
4. Катодные и анодные полуреакции, а также суммарная реакция:
а) Для электродной пары Cd2+ (0,5 моль/л)/Cd:
Катодная полуреакция: Cd2+ + 2e- → Cd
Анодная полуреакция: Cd → Cd2+ + 2e-
Суммарная реакция: нет реакции (так как потенциалы электродов равны)
б) Для электродной пары Cd2+(10-6 моль/л)/Cd:
Катодная полуреакция: Cd2+ + 2e- → Cd
Анодная полуреакция: Cd → Cd2+ + 2e-
Суммарная реакция: нет реакции (так как потенциалы электродов равны)
Таким образом, для обеих электродных пар потенциалы электродов равны, и нет реакции, происходящей в гальваническом элементе.
Расчитаем массу углекислого газа, образующегося при горении 38 г сероуглерода, используя соотношения между молями и массами:
38 г сероуглерода × (1 моль сероуглерода / 76.15 г сероуглерода) × (1 моль CO2 / 1 моль сероуглерода) × (44.01 г CO2 / 1 моль CO2) = 24 г CO2
Таким образом, масса углекислого газа, образующегося при горении 38 г сероуглерода, составит 24 г.
2) Чтобы рассчитать реакции горения угля, бора и меди, нам нужны уравнения реакций горения для каждого из них.
Горение угля (C):
C + O2 -> CO2
Горение бора (B):
4B + 3O2 -> 2B2O3
Горение меди (Cu):
2Cu + O2 -> 2CuO
Теперь мы можем проанализировать каждую реакцию.
Горение угля:
При горении угля образуется углекислый газ (CO2). Один атом угля (C) соединяется с двумя атомами кислорода (O2) для образования одной молекулы углекислого газа (CO2).
Горение бора:
При горении бора образуется оксид бора (B2O3). Атомы бора (B) соединяются с атомами кислорода (O2) для образования молекулы оксида бора (B2O3). В уравнении видно, что для образования одной молекулы оксида бора требуется 4 атома бора и 3 молекулы кислорода.
Горение меди:
При горении меди образуется оксид меди (CuO). Два атома меди (Cu) соединяются с атомами кислорода (O2) для образования молекулы оксида меди (CuO).
Таким образом, реакции горения угля, бора и меди можно представить следующим образом:
Уголь: C + O2 -> CO2
Бор: 4B + 3O2 -> 2B2O3
Медь: 2Cu + O2 -> 2CuO
Надеюсь, что этот ответ будет понятным для школьника и поможет ему разобраться в рассчитывании массы углекислого газа, образующегося при горении различных веществ.
