Самостійна робота «Хімічні джерела електричного струму. Гальванічний елемент» з хімії для 11 класу

Г. Вольтметр зі шкільної лабораторії

Вольтметр є вимірювальним приладом, він не виробляє струм, а лише показує напругу. Батарейка Лекланше, свинцевий акумулятор і паливний елемент на метанолі є гальванічними елементами, тобто хімічними джерелами струму (Григорович, с. 75–77).

В. Цинковий електрод є анодом; Г. Сумарний процес в елементі описується рівнянням Zn + CuSO₄ = ZnSO₄ + Cu; Д. На мідному електроді йони Cu²⁺ приєднують електрони й осаджуються на пластині

П'яте твердження правильне, на катоді (міді) Cu²⁺ + 2e⁻ → Cu⁰↓. Хибні перше (мідний електрод збільшується, а не зменшується) та друге (електрони рухаються від цинку до міді). Правильні також: цинковий електрод є анодом, сумарна реакція Zn + CuSO₄ = ZnSO₄ + Cu (Григорович, с. 75–76).

А → Г → Б → В

Спочатку занурюють електроди у відповідні розчини, потім замкнюють ланцюг усередині елемента сольовим містком, далі з'єднують електроди дротом із вольтметром і лише після цього знімають покази й спостереження (Григорович, с. 73).

1 — Д, 2 — Б, 3 — Г, 4 — А

Стадія Zn → ZnO: 2Zn + O₂ = 2ZnO (горіння цинку за нагрівання). Стадія ZnO → ZnCl₂: ZnO + 2HCl = ZnCl₂ + H₂O (основний оксид реагує з кислотою). Стадія ZnCl₂ → Zn(OH)₂: ZnCl₂ + 2NaOH = Zn(OH)₂↓ + 2NaCl (обмін із розчином лугу). Стадія Zn(OH)₂ → ZnSO₄: Zn(OH)₂ + H₂SO₄ = ZnSO₄ + 2H₂O (нейтралізація). Кожному рядку зліва підходить рівно один варіант справа. Зайвий реагент, натрій хлорид: він не реагує з речовинами цього ланцюжка.

1 — Г, 2 — А, 3 — Д, 4 — В

Крок 1: n(Cu) = m/M = 32/64 = 0,5 моль. Крок 2: за рівнянням n(Fe) = n(Cu) = 0,5 моль, тоді m(Fe) = 0,5 · 56 = 28 г. Крок 3: ω(Fe) = 28/32 · 100% = 87,5%. Крок 4: m(домішок) = 32 − 28 = 4 г; ω(домішок) = 100% − 87,5% = 12,5%. Кожному етапу відповідає рівно одне значення справа. Значення 32 г у правій колонці, типова помилка, коли учень бере масу всього зразка за масу чистого заліза.

А. 98 г

Крок 1: n(H₂) = V/Vm = 4,48/22,4 = 0,2 моль. Крок 2: за рівнянням n(H₂SO₄) = n(H₂) = 0,2 моль, тоді m(H₂SO₄) = 0,2 · 98 = 19,6 г. Крок 3: m(розчину) = 19,6/0,2 = 98 г. Помилки в інших числах: масу чистої кислоти взяли за відповідь, поділили на 10 або поділили на неправильну частку.

В. Амперметр зі шкільної лабораторії

Амперметр є вимірювальним приладом, він вимірює силу струму, а не виробляє його. Ртутна батарейка, нікель-кадмієвий акумулятор і літій-іонний акумулятор є гальванічними елементами, тобто хімічними джерелами струму (Григорович, с. 76–78).

А. Паливо надходить до реактора з окремого контейнера; Б. Кисень для реакції забирається з повітря; Г. Окисно-відновна реакція в них є реакцією повного окиснення палива

Правильні твердження: паливо (водень, метан, метанол) зберігається в окремому контейнері й надходить до реактора ззовні; кисень потрапляє з повітря; реакція є повним окисненням палива. Паливо може бути як рідким, так і газуватим, тому четверте твердження хибне. Виробники автомобілів активно розробляють моделі паливних елементів для електромобілів, тому п'яте твердження хибне (Григорович, с. 77–78).

А → Г → Б → В

Спочатку занурюють електроди у відповідні розчини, потім замкнюють внутрішній ланцюг сольовим містком, далі з'єднують електроди зовнішнім ланцюгом із вольтметром і лише після цього знімають покази (Григорович, с. 73).

1 — Г, 2 — А, 3 — В, 4 — Б

Стадія Al → Al₂O₃: 4Al + 3O₂ = 2Al₂O₃ (окиснення алюмінію за нагрівання). Стадія Al₂O₃ → AlCl₃: Al₂O₃ + 6HCl = 2AlCl₃ + 3H₂O (основний оксид реагує з кислотою). Стадія AlCl₃ → Al(OH)₃: AlCl₃ + 3NaOH = Al(OH)₃↓ + 3NaCl (обмін із розчином лугу). Стадія Al(OH)₃ → Al₂(SO₄)₃: 2Al(OH)₃ + 3H₂SO₄ = Al₂(SO₄)₃ + 6H₂O (нейтралізація). Кожному рядку зліва підходить рівно один варіант справа. Зайвий реагент, натрій хлорид: він не реагує з речовинами цього ланцюжка.

1 — А, 2 — В, 3 — Г, 4 — Д

Крок 1: n(Cu) = m/M = 25,6/64 = 0,4 моль. Крок 2: за рівнянням n(Mg) = n(Cu) = 0,4 моль, тоді m(Mg) = 0,4 · 24 = 9,6 г. Крок 3: ω(Mg) = 9,6/12 · 100% = 80%. Крок 4: m(домішок) = 12 − 9,6 = 2,4 г; ω(домішок) = 100% − 80% = 20%. Кожному етапу відповідає рівно одне значення справа. Значення 12 г у правій колонці, типова помилка, коли учень бере масу всього зразка за масу чистого магнію.

Б. 73 г

Крок 1: n(H₂) = V/Vm = 2,24/22,4 = 0,1 моль. Крок 2: за рівнянням n(HCl) = 2·n(H₂) = 0,2 моль, тоді m(HCl) = 0,2 · 36,5 = 7,3 г. Крок 3: m(розчину) = 7,3/0,1 = 73 г. Помилки в інших числах: масу чистої кислоти взяли за відповідь, поділили на 10 або поділили на неправильну частку.