Всего на сайте:
210 тыс. 306 статей

Главная | Биология, Зоология, Анатомия

Окислительно – восстановительные реакции. Электродные потенциалы  Просмотрен 6

ЗАНЯТИЕ №2

ТЕМА: Окислительно – восстановительные реакции. Электродные потенциалы.

ЦЕЛЬ: Закрепить знания по окислительно - восстановительным реакциям. Изучить основы электрохимии.

 

Теоретические вопросы.

1. Окислительно – восстановительные реакции. Степень окисления. Классификация окислительно – восстановительных реакций..

2. Окислители и восстановители. Процесс окисления и восстановления.

3. Электролиз. Электролиз расплавов. Процесс на катоде и на аноде.

4. Электролиз растворов на инертных электродах. Электродные процессы на катоде и на аноде. Суммарное уравнение процесса. Закон Фарадея.

5. Гальванические элементы. Элемент Даниэля – Якоби. Строение. Краткая запись.

6. Процессы на катоде и на аноде. ЭДС гальванического элемента. Электродные потенциалы. Формула Нернста.

7. Определение электродных потенциалов. Водородный электрод. Формула Нернста. Ряд напряжения металлов.

8. Аккумуляторы. Примеры. Процессы при работе свинцового аккумулятора.

9. Электрохимическая коррозия. Анодное и катодное покрытие.

ОКИСЛИТЕЛЬНО – ВОССТАНОВИТЕЛЬНЫЕ РЕАКЦИИ

 

Окислительно – восстановительными реакциями (ОВР) называют реакции протекающие с изменением степени окисления атомов элементов, входящих в состав реагирующих веществ.

Степенью окисления элемента в соединении называют формальный заряд атома элемента, вычисленный из предположения, что валентные электроны переходят к атомам с большей относительной электроотрицательностью (ОЭО) и все связи в молекуле соединения являются ионными.

Степень окисления элемента указывается вверху над символом элемента со знаком «+» или (–) перед цифрой. Степень окисления элемента рассчитывается из положения, что сумма степеней окисления элементов в соединении равна нулю.

В окислительно – восстановительных реакциях протекают два взаимосвязанных процесса: окисление и восстановление. Вещества, атомы или ионы, которые отдают электроны, называются восстановителями, процесс отдачи электронов называется окислением. Таким образом, восстановители в ОВР окисляются. Алгебраическая величина степени окисления восстановителя повышается. Вещества, атомы или ионы которых присоединяют электроны, называются окислителями, процесс присоединения электронов называется восстановлением. Окислители в ОВР восстанавливаются. В результате процесса восстановления алгебраическая величина степени окисления окислителя понижается.

 

Важнейшими восстановителями являются:

а) все простые вещества металлы, наиболее активные восстановители – щелочные и щелочноземельные металлы.

б) сложные вещества, молекулы, которых содержат элементы в низшей степени окисления – метан CH4, силан SiH4, аммиак NH3, фосфин PH3, нитриды и фосфиды металлов (Na3N Ca3P2) , сероводород H2S, галогенводороды (HI, HCI, HBr) галогениды металлов, гидриды металлов (NaH, CaH2).

 

Важнейшими окислителями являются:

а) простые вещества – неметаллы с наибольшим значением электроотрицательности - фтор F2, кислород O2, хлор CI2.

б) сложные вещества, молекулы которых содержат элементы в высшей степени окисления – перманганат калия KMnO4, бихромат калия K2Cr2O7, азотная кислота HNO3, и ее соли нитраты, концентрированная серная кислота H2SO4, оксид свинца (IV) PO2, хлорная кислота HCIO4 и ее соли перхлораты и др.

Вещества, содержащие атомы в промежуточных степенях окисления могут как восстановителями (при действии более активного, чем они окислителя), так и окислителями (при действии более активного, чем они восстановителя) е вещества проявляют окислительно – восстановительную двойственность.

ТИПЫ ОКИСЛИТЕЛЬНО – ВОССТАНОВИТЕЛЬНЫХ РЕАКЦИЙ

 

1) Межмолекулярные окислительно – восстановительные реакции, окислитель и восстановитель входят в состав молекул различных веществ.

+4 +7 +6 +2

5Na2SO3 + 2KMnO4 + 3H2SO4 = 5 Na2SO4 + 2MnSO4 + K2SO4 + 3H2O

 

Na2SO3 - восстановитель, сера меняет степень окисления от +4 до +6

KMnO4 –окислитель, марганец меняет степень окисления с +7 до +2

 

2) внутримолекулярные окислительно – восстановительные реакции.

В этих реакциях и окислитель и восстановитель входят в состав одного и того же вещества.

_-3 +6 0 +3

(NH4)2Cr2O7 = N2 + Cr2O3 + 4H2O

 

Восстановитель азот, меняет степень окисления от -3 до 0,

окислитель хром, меняет степень окисления от +6 до +3.

 

3) реакции диспропорционирования, при которых один и тот же элемент, находящийся в промежуточной степени окисления является и иокислителем и восстановителем.

0 -1 +1

2CI2 + 2Ca(OH)2 = CaCI2 + Ca(CIO)2 + 2H2O

 

CОСТАВЛЕНИЕ УРАВНЕНИЙ ОКИСЛИТЕЛЬНО – ВОССТАНОВИТЕЛЬНЫХ РЕАКЦИЙ

 

Для составления уравнений окислительных – реакций используется метод электронного баланса. В основе его лежит следующее правило: общее число электронов, которое отдает восстановитель, должно быть равно общему числу электронов, которые присоединяет окислитель.

Рассмотрим применение метода электронного баланса на примере реакции, которая выражается следующей схемой:

 

KMnO4 + KBr + H2SO4 = MnSO4 + Br2 + K2SO4 + H2O

 

а) Определяем степени окисления всех элементов в молекулах исходных веществ и продуктов реакции:

+1 +7 -2 +1 -1 +1 +6 -2 +2 +6 -2 0 +1 +6 -2 +1 -2

KMnO4 + KBr + H2SO4 = MnSO4 + Br2 + K2SO4 + H2O

 

б) Находим элементы, которые изменяют степени окисления, это марганец и бром:

+7 -1 +2 0

KMnO4 + KBr + H2SO4 = MnSO4 + Br2 + K2SO4 + H2O

 

в) Составляем уравнения процессов окисления и восстановления:

 

Mn +7 + 5e = Mn+2 восстановление окислителя

2Br-1 - 2e = Br2 окисление восстановителя

 

г) Находим множители для уравнений процессов окисления и восстановления, при умножении на которые количество отданных и принятых электронов будут равны;

 

Mn +7 + 5e = Mn+2 |2

2Br-1 - 2e = Br2 | 5

 

д) Найденные множители запишем как коэффициенты перед формулами веществ, которые содержат элементы, участвующие процессах окисления и восстановления:

 

2KMnO4 + 10KBr + H2SO4 = 2MnSO4 + 5Br2 + K2SO4 + H2O

 

е) Уравниваем число атомов элементов, которые не изменяют степени окисления. В данном случае это атомы калия, серы, водорода и кислорода:

 

2KMnO4 + 10KBr + 8H2SO4 = 2MnSO4 + 5Br2 + 6K2SO4 + 8H2O

 

Проверяем правильность уравнивания по равенству числа атомов кислорода в левой (40 атомов) и правой (40 атомов) частях уравнения.

 

Предыдущая статья:Задания для самостоятельной работы Следующая статья:ЭЛЕКТРОЛИЗ
page speed (0.0122 sec, direct)