22786

Окислительно-восстановительные процессы

Лабораторная работа

Химия и фармакология

Окислительно-восстановительный процесс представляет собой совокупность процессов окисления и восстановления, протекающих одновременно. Окисление - это процесс отдачи электронов, восстановление - процесс их присоединения. Степень окисления атомов, отдающих электроны, повышается, а при присоединении электронов степень окисления атомов, наоборот, понижается

Русский

2017-10-17

116 KB

24 чел.

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №. 3

ОКИСЛИТЕЛЬНО – ВОССТАНОВИТЕЛЬНЫЕ ПРОЦЕССЫ.

1. Основные понятия.

Окислительно-восстановительный процесс представляет собой совокупность процессов окисления и восстановления, протекающих одновременно. Окисление - это процесс отдачи электронов, восстановление - процесс их присоединения. Степень окисления атомов, отдающих электроны, повышается, а при присоединении электронов степень окисления атомов, наоборот, понижается. Таким образом, отличительным признаком окислительно-восстановительных процессов является изменение степени окисления атомов окисляющегося и восстанавливающегося элемента.

Частицы вещества (атомы, молекулы, ионы), отдающие электроны, называются восстановителями, а частицы, присоединяющие электроны - окислителями. Окислитель, присоединяя электроны, превращается в соответствующий восстановитель и наоборот, в результате отдачи электронов восстановителем образуется соответствующий окислитель, т.е. соответствующие окислитель и восстановитель образуют единую окислительно-восстановительную пару - редоксипару OK/ВС, где ОК - окислитель, ВС - соответствующий восстановитель. Взаимные превращения окислителя ОК в соответствующий восстановитель ВС, а также восстановителя ВС в соответствующий окислитель ОК можно выразить схемой: ОК+ne ↔BC, где n - количество электронов е. Например, для окислительно-восстановительной пары Zn2+\Zn взаимные превращения окислителя и восстановителя выражаются уравнением: Zn2++2e <=> Zn; для пары (MnO4- +8Н+)/(Мп2++4Н2О) уравнение взаимного превращения имеет вид: Мп04- + 8Н ++5 е<=> Мп2++4Н20.

Сущность окислительно-восстановительного процесса заключается в передаче электронов восстановителем окислителю. Поэтому первым необходимым условием осуществимости окислительно-восстановительного процесса является одновременное наличие окислителя и восстановителя.

Пример 1.1. С какими из веществ - Zn, KNO3, KNO2 - может реагировать окислитель К2Сг2O7?

Окислитель К2СГ2О7 может вступать в окислительно-восстановительное взаимодействие только с веществами, обладающими восстановительными свойствами. В данном случае К2Сr207 может взаимодействовать с Zn, т.к. Zn, как и все металлы, является восстановителем. С KNO3 окислительно-восстановительное взаимодействие невозможно, т.к. KNO3 не может быть восстановителем, поскольку азот в этом соединении находится в максимально окисленном состоянии - степень окисления 1) азота имеет максимальное значение степени окисления, равное +5. В KNO2 степень окисления азота имеет одно из промежуточных значений, равное +4. Поэтому данное соединение может быть и окислителем, и восстановителем и потому его взаимодействие с К2Сr2О7 возможно.

________________________________________________

1) Степень окисления - избыточный электрический заряд атома в химическом соединении, вычисленный в предположении, что все электроны, участвующие в образовании химической связи, полностью смещены к более электроотрицательному атому. Для определения степени окисления атомов используют следующие правила:

1) степень окисления атомов в простых веществах (напр.: Na, С12, 03) равна нулю;

2) степень окисления одноатомного иона (напр.: Na+, Сl -, Zn2+, А13+) равна его заряду;

3) степень окисления металлов всегда положительна;

4) характерные степени окисления в соединениях проявляют следующие элементы:

щелочные металлы (+1),

щелочноземельные металлы (+2),

бор, алюминий (+3), кроме боридов металлов

фтор (-1), самый электроотрицательный элемент

водород (+1), кроме гидридов металлов

кислород (-2), кроме пероксидов, надпероксидов, озонидов, и соединений с фтором;

сумма степеней окисления всех атомов в молекуле равна нулю (условие электронейтральности).

Окислительно-восстановительный процесс можно осуществить двумя способами: в форме окислительно-восстановительной реакции при непосредственном контакте окислителя с восстановителем и в форме электрохимического процесса с пространственно разделёнными процессами окисления и восстановления, протекающими на электродах.

Электрод представляет собой систему, включающую проводник электронов и окислительно-восстановительную пару. Так как проводником электронов, в принципе, может быть любой токопроводящий материал, обладающий электронной проводимостью, для обозначения электрода достаточно указать окислительно-восстановительную пару OK/ВС, например, (МпО4- +8Н+)/(Мп2++4Н20), Zn2+/Zn. В любом электроде могут протекать 2 процесса: восстановление окислителя ОК+nе = ВС и окисление восстановителя ВС+ОК+ne.

Электрод называется анодом, если в нём протекает процесс окисления, и катодом, если в нём реализуется восстановительный процесс. Характер электродного процесса зависит от относительной активности окислителя и восстановителя редоксипары, которая количественно характеризуется величиной стандартного электродного потенциала Е°: чем больше значение Е°, тем выше активность окислителя и тем ниже активность соответствующего восстановителя. л

Пример 1.2. Активность окислителей и восстановителей окислительно-восстановительных пар Zn2+/Zn и (МnО4--+8Н+)/(Мn2++4H2О).

Из таблицы стандартных электродных потенциалов (см. приложение) выписываем их значения для рассматриваемых пар: E°(Zn2+/Zn) = -0,76В; Е˚((Мп04-+8H+)/(Мп2++4Н20)) = 1.51B. Сопоставляя значения Е°, приходим к выводу, что в рассматриваемых окислительно-восстановительных парах наиболее сильным окислителем является (.МпО4-+8Н+) наиболее активным восстановителем - Zn.

В окислительно-восстановительном процессе восстановитель, отдавая электроны, превращается в соответствующий окислитель, а окислитель вследствие присоединения электронов образует соответствующий восстановитель. Естественно, что образующиеся новый окислитель и новый восстановитель способны вступать друг с другом в окислительно-восстановительное взаимодействие. Поэтому любой окислительно-восстановительный процесс обратим и может быть выражен следующей схемой: BC1+OK11<=>ОK+BC11, где индексы "I" и "II" относятся к первой и второй окислительно-восстановительным парам.

Как и в любом обратимом процессе, возможность самопроизвольного взаимодействия в окислительно-восстановительном процессе определяется условием ΔG<0. Для окислительно-восстановительных процессов имеет место соотношение:

ΔG=- nFE (1.1)

где п - число электронов, Р«96500Кл - число Фарадея, Е - разность электродных потенциалов окислителя Еок и восстановителя Евс (Е = ЕОК- Евс). Из формулы (1.1) вытекает, что условием самопроизвольного протекания окислительно-восстановительного процесса является:

Е>0 или Еок>Евс  (1.2)

Пример 1.3. Определение возможности самопроизвольного протекания окислительно-восстановительного процесса Zn.+Sn2+-Zn2++Sn.

В рассматриваемом процессе Zn - восстановитель, ионы Sn2+ - окислитель.

Из таблицы стандартных электродных потенциалов выписываем их значения для окислительно-восстановительных пар, включающих данные окислитель и восстановитель: E°(Zn2+/Zn) = - 0,76В, E°(Sn2+/Sn) = - 0,14В. Находим стандартную разность потенциалов: Е°=Е°ок - Е°вс - E°(Sn2+/Sn)- E°(Zn2+/Zn) = -0,14 -(-0,76) = 0,62В>0, что удовлетворяет условию (1.2). Следовательно, рассматриваемый окислительно-восстановительный процесс в стандартных условиях может протекать самопроизвольно.

2. Составление уравнений окислительно-восстановительных реакций.

В любом окислительно-восстановительном процессе общее количество электронов, отданных восстановителем, равно числу электронов, присоединённых окислителем. Это положение лежит в основе всех методов составления уравнений реакций окисления-восстановления, основными из которых являются метод электронных уравнений (метод электронного баланса) и метод электронно-ионных уравнений (метод электронно-ионного баланса).

Пример 2.1. Составление уравнения реакции окисления-восстановления, протекающей по схеме Al+H2SO4 <=>Al2(SO4)3+H2↑, методом электронного баланса.

Согласно методу первоначально в соответствии с молекулярной схемой реакции определяется степень окисления атомов до и после реакции. Для рассматриваемой реакции степени окисления атомов до и после реакции равны (обычно указываются над химическим символом элемента):

0 +1+6-2 +3 +6-2 0

Al+H2S04=>Al2(S04)з +Н2 ↑.

Затем записываются электронные уравнения окисления и восстановления атомов, определяются коэффициенты для процесса окисления и восстановления (слева от вертикальной черты), суммируются электронные уравнения с учётом найденных коэффициентов и записывается уравнение окисления-восстановления атомов.

0 +3

1 Al = Al+3е - уравнение окисления восстановителя Al.

+1 0

3 Н+е=Н - уравнение восстановления окислителя Н.

0 +1 +3 0

А1+ЗН=А1+ЗН - уравнение окисления-восстановления.

Коэффициенты из уравнения окисления-восстановления атомов переносим в молекулярную схему: Al+1,5H2S04=>0,5Al2(S04)з+1,5H2↑. Т.к. в уравнениях реакций принято использовать целочисленные стехиометрические коэффициенты, произведём га удваивание и запишем новую схему реакции: 2A1+3H2S04=>A12(S04)3+3H2↑. После проверки в записанной молекулярной схеме количества атомов, не участвующих в окислительно-восстановительном процессе (атомов S и О), приходим к выводу, что данная схема представляет собой уравнение реакции, которое и записываем в окончательном виде: 2Al+3H2S04=Al2(S04)3+3H2↑.

Второй метод - метод электронно-ионных уравнений используется для составления уравнений реакций окисления-восстановления, протекающих в растворах. Отличительной особенностью данного метода является то, что уравнения окисления и восстановления составляются для процессов превращения частиц, реально существующих в растворе - молекул, ионов и пр. Эти уравнения называются электронно-ионными, по названию которых получил название и сам метод.

Пример 2.2. Составление электронно-ионных уравнений взаимного превращения Мn2О7 <=> Мn2+ в кислой среде.

Согласно схеме при превращении Мп207 в Мп2+происходит высвобождение семи атомов кислорода, которые в кислой среде связываются 14 ионами Ft, образуя 7 молекул Н20. В соответствии с этим после уравнивания числа атомов Мп и подсчёта суммарного заряда в левой и правой частях схемы электронно-ионное уравнение рассматриваемого превращения записывается: Мп207+14Н++10е =2Мп2++7Н20. Из записанного уравнения следует, что рассматриваемое превращения является процессом восстановления окислителя (Mn207+14H+).

При обратном превращении Мп2+ в Мп207 происходит связывание семи атомов кислорода. Поэтому для компенсации недостающих 7 атомов кислорода в левую часть электронно-ионного уравнения рассматриваемого превращения нужно ввести 7 молекул растворителя - Н20. Результатом связывания 7 атомов кислорода является образование 14 ионовH+, высвобождающихся из 7 молекул воды. В соответствии с этим после уравнивания числа атомов Мп и подсчёта суммарного заряда в левой и правой частях схемы электронно-ионное уравнение рассматриваемого превращения записывается: 2Мп2+ +7Н20=Мп207 +14Н++10е. Из записанного уравнения следует, что рассматриваемое превращения является процессом окисления восстановителя (2Мп2++7Н20).

Подробнее о методе электронно-ионных уравнений - см. Методические указания к контрольной работе №5: Окислительно-восстановительные процессы.

3. Гальванический элемент.

Гальванический элемент представляет собой двухэлектродную систему с самопроизвольно протекающим электрохимическим процессом. В гальваническом элементе происходит самопроизвольное превращение химической энергии в электрическую.

В контрольной работе рассматривается гальванический элемент, состоящий из двух металлических электродов, каждый из которых включает металлический проводник электронов, погруженный в раствор соли того же металла. Редоксипары таких электродов состоят из окислителя - катионов металла Меn+ и соответствующего восстановителя - атомов металла Me: Меn+/Ме.

Электрическая цепь гальванического элемента данного типа состоит из внешнего и внутреннего участков. Внешний участок цепи посредством того или иного проводника соединяет металлические электроды; во внешней цепи электроды замыкаются на потребителя электрического тока или на электроизмерительный прибор. Внутренний участок цепи соединяет растворы солей электродов посредством жидкостного мостика, заполненного насыщенным раствором КС1 и агар-агаром.

Характер электродных процессов в гальваническом элементе определяется относительными значениями электродных потенциалов электродов. Окисление протекает на поверхности металлического проводника электрода, содержащего наиболее сильный восстановитель, т.е. анодом является электрод с меньшим значением электродного потенциала; электрод с большим значением электродного потенциала является катодом. Соответственно относительным величинам электродных потенциалов анод в гальванических элементах маркируется знаком катод - знаком "+".

Следует иметь в виду, что для металлических электродов величина электродного потенциала зависит от концентрации катионов металла. Эта зависимость выражается формулой Нернста:

E(Men+/Me)=E°(Men+/Me)+(0,059/n)Ig С(Мe n+ )  (3.1)

где С(Меn+) - молярная концентрация катионов металла, n - число электронов, Е°(Меn+/Ме) - стандартный электродный потенциал металлического электрода, Е(Меn+/Ме) - электродный потенциал электрода при концентрации катионов металла С(Меn+).

Для представления гальванических элементов используется схематическая форма записи, которая начинается обозначением анода и заканчивается обозначением катода; в схеме гальванического элемента принято указывать число электронов, переходящих во внешней цепи от анода к катоду и далее из проводника катода к окислителю катода. Так гальванический элемент, состоящий из двух металлических электродов MeIn+/MeI и МеIIn+/МеII, в котором MeIn+/MeI - анод (А), а МеIIn+/МеII - катод (К), записывается:

 ne

A- MeI / MeIn+// МеIIn+/ МеII +К  (3.2)

Разность электродных потенциалов гальванического элемента называется его электродвижущей силой (ЭДС). В соответствии с направлением самопроизвольного перехода электронов в гальваническом элементе (см. 3.2) его ЭДС - Е определяется как разность электродных потенциалов катода - Ек и анода - Еа: Е=Ек-Еа   (3.3)

Для гальванического элемента, записанного в (3.2), ЭДС равна: Е= Е(МеIIn+/МеII) - E(MeIn+/MeI).

Пример 3.1. Металлический проводник, изготовленный из кобальта, погружен в 0,01 М раствор Co(NO3)2. Рассчитать величину электродного потенциала этого электрода.

Для данного электрода, пользуясь таблицей стандартных электродных потенциалов, подобрать катод. Записать схему гальванического элемента, для которого составить уравнения электродных процессов и уравнение электрохимического процесса, определить значение ЭДС, считая электродный потенциал катода равным его стандартному значению, и рассчитать величину стандартной ЭДС.

Окислительно-восстановительная пара рассматриваемого электрода записывается: Со2+/Со.

По формуле (3,1) рассчитываем величину электродного потенциала данного электрода:

Е(Со2+/Со) = Е°(Со2+/Со)+(0,059/n)lgC(Со2+) = -0,28+(0,059/2)lg0,01 = -0,28-0,059 = -0,339В.

По отношению к электроду Со2+/Со в качестве катода можно использовать любой электрод с большим электродным потенциалом, например медный электрод Си2+/Си, стандартный электродный потенциал которого равен: Е°(Си2+/Си) = 0,34В. Записываем схему гальванического элемента с выбранным катодом: 2e

 А - Со/Со2+// Cи2+/Cu+К

Записываем уравнения электродных процессов и уравнение электрохимического процесса, протекающего в данном гальваническом элементе:

Со=Со2++2е - уравнение анодного окисления.

Си2++2e=Си -уравнение катодного восстановления.

Со+Си2+=Со2++Си-уравнение электрохимического процесса.

По формуле (3.3) определяем величину ЭДС:

Е=Ек - Еа= Е°(Си2+/Си) - E(Co2+/Co)=0,34 - (-0,339)=0,679В.

Стандартную ЭДС рассчитываем по табличным значениям стандартных электродных потенциалов: Е°=Е°(Си2+/Си) - Е°(Со2+/Со) =0,34 - (-0,28)=0,62В.

4. Электролиз.

Электролиз - это электрохимический процесс, протекающий на электродах при пропускании через электролит постоянного электрического тока. При электролизе электроды электролизёра включаются в цепь внешнего источника постоянного тока, который, перемещая электроны с одного электрода на другой, придаёт одному электроду отрицательный электрический потенциал, другому - положительный. В связи с этим положительно заряженные ионы электролита - катионы перемещаются к отрицательно заряженному электроду - к катоду, а отрицательно заряженные ионы - анионы - к положительно заряженному электроду - к аноду.

Если электролит представляет собой расплав, на электродах происходит разрядка его ионов. Если же электролизу подвергается водный раствор электролита, на электродах кроме разрядки ионов электролита могут протекать процессы окисления и восстановления самого растворителя - воды согласно следующим электронно-ионным уравнениям:

2H20=4H++02↑+4e - окисление воды на аноде;

2Н20+2е=20Н-+H2↑ - восстановление воды на катоде.

Стандартные электродные потенциалы, определяющие возможность окисления и восстановления воды при электролизе водных растворов, следующие: Е0((4Н++О2)/2Н2О)=1,23В - для анодного процесса и Е0(2Н2О/(2ОН-+Н2))= -0,83В - для катодного процесса.

При электролизе водных растворов на катоде восстанавливается наиболее сильный окислитель, т.е. окислитель с наибольшим значением электродного потенциала; на аноде окисляется наиболее

сильный восстановитель, т.е. восстановитель с наименьшим значением электродного потенциала2).

Пример 4.1. Электролиз водного раствора нитрата рубидия RbNO3.

В водном растворе нитрат рубидия диссоциирует согласно уравнению: RbN03=Rb++N03-. При пропускании через данный раствор постоянного электрического тока катионы Rb+переместятся к отрицательно заряженному электроду - к катоду, а анионы НОз- - к положительно заряженному электроду - к аноду. На аноде может окисляться только вода, т.к. нитрат-ионы к окислению не способны (см. сноску 2). На катоде могут восстанавливаться как ионы Rb+, так и вода. Сопоставляя значения стандартных электродных потенциалов данных двух окислителей (E°(Rb+/Rb) = -2,93В; Е°(2Н20/(2OH+Н2))= -0,83В), находим, что наиболее сильным из них является Н20, которая и будет восстанавливаться на катоде. В соответствии с отмеченным запишем уравнения электродных процессов, протекающих при электролизе раствора рассматриваемого электролита, и уравнение электролиза в целом.

2 2H20+2e=20H-+H2↑ - уравнение катодного процесса.

1 2H20=4H++O2 ↑+4e - уравнение анодного процесса.

6H20=40H-+2H2 ↑+4H++02↑ - уравнение электролиза.

Особым случаем электролиза является электролиз водных растворов с растворимым анодом - с анодом, материал которого способен окисляться в процессе электролиза. Это, как правило, металлические аноды.

Пример 4.2. Электролиз водного раствора сульфата никеля NiSO4 с никелевым анодом.

В водном растворе NiS04 диссоциирует согласно уравнению: NiS04=Ni2++S042. При электролизе данного раствора ионы Ni2+ перемещаются к катоду, ионы SO42- - к катоду. На катоде могут восстанавливаться ионы Ni2+ и молекулы воды; на аноде могут окисляться ионы S042, молекулы воды и сам материал анода - металлический никель.

____________________________________________________________________________________________

2) Если анион электролита образован элементом в высшей степени окисления и, следовательно, не способен к дальнейшему окислению, при электролизе раствора такого электролита анодный процесс всегда заключается в окислении воды. Например, при электролизе водных растворов нитратов на аноде окисляется вода, т.к. нитрат-ионы N0/ не могут окисляться ввиду того, что азот в них находится в максимально возможной степени окисления, равной +5. *

Сопоставляем стандартные электродные потенциалы окислителей и восстановителей и определяем характер электродных процессов.

Стандартные электродные потенциалы окислителей: E°(Ni2+/Ni) = -0,25В; Е°(2Н20/(20Н+Н2))=0,83В. Из этих значений электродных потенциалов однозначно вытекает, что катодный процесс при электролизе рассматриваемого раствора заключается в восстановлении ионов никеля.

Стандартные электродные потенциалы восстановителей: E°(S2O82-/2S042-) = 2,01; Е°((4Н++02)/2Н20) = 1,23В; E°(Ni2+/Ni) = -0,25В. На основании данных значений делаем вывод что на аноде будет окисляться наиболее сильный восстановитель - никель.

Исходя из сделанных выводов, записываем уравнения электродных процессов и уравнение электролиза.

Ni2++2e =Ni - уравнение катодного процесса - осаждение металлического никеля из раствора;

N1= Ni2++2e - уравнение анодного процесса - растворение никелевого анода;

Ni2++Ni= Ni+Ni2+ - уравнение электролиза.

Из уравнения электролиза видно, что сущность процесса в рассматриваемом примере заключается в переносе материала анода на катод. Это явление реально используется в промышленности для электролитической очистки металлов от примесей.

ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ.

Опыт 1. Окислительные и восстановительные свойства химических соединений.

Рассматривается возможность протекания реакции между перманганатом калия КМnO4 и двум соединениями серы Nа2S0з и Na2S04 в кислой среде:

1)КМn04 + Na2S03 + H2S04;2)KMn04 + Na2S04 +H2S04

Факт протекания реакции фиксируется по изменению фиолетовой окраски раствора, обусловленной окраской окислителя - КМп04: обесцвечивание раствора свидетельствует об израсходовании окислителя - о протекании реакции, сохранение фиолетовой окраски - об отсутствии реакции.

В 2 пробирки внесите по 3 капли раствора КМn04 и 1-2 капли раствора H2S04. В одну пробирку добавьте 4-5 капель раствора Na2S03, в другую - столько же раствора Na2S04.

1) Отметьте признаки реакций (исчезновение или сохранение окраски): реакция 1) – окраска______________; реакция 2) – окраска_____________________.

2) Определите степени окисления марганца и серы в исследуемых соединениях и исходя из этого определите роль каждого соединения в реакциях окисления-восстановления: КМп04 -_____________; Na2S04 _____________-; Na2S03 - .

3) Для какой реакции выполняется необходимое условие осуществимости окислительно-восстановительного процесса (одновременное наличие окислителя и восстановителя)?: для реакции 1), для реакции 2) (нужное подчеркнуть). Соответствует ли сделанный вывод с результатами опыта?: (да, нет)_____.

4) Методом электронно-ионных уравнений составьте уравнение протекающей реакции.

5) Укажите процессы окисления и восстановления, окислитель и восстановитель. Используя значения стандартных электродных потенциалов окислителя и восстановителя, подтвердите расчётом возможность самопроизвольного протекания рассматриваемой реакции (см. соотношения 1.2, пример 1.3)

Опыт 2. Гальванический элемент.

Рассматривается гальванический элемент с медным и цинковым электродами, каждый из которых представляет собой металлическую пластинку, погруженную в раствор соответствующей coj

Получите у преподавателя индивидуальное задание для оформления расчётной части опыта - концентрации растворов солей: CCuSO4 = ; Cznso4 =

Соберите гальванический элемент с гальванометром во внешней цепи. Замкните электроды npi водником электронов (металлическим проводом) и наблюдайте работу гальванического элемента по отклонению стрелки гальванометра. Запишите схему гальванического элемента (см. схему 3.2).

1) Выпишите значения стандартных электродных потенциалов электродов (см. таблицу приложения): E°(Cu2+/Cu)= ; E°(Zn2+/Zn) =

2) По уравнению Нернста (3.1) рассчитайте значение электродного потенциала каждого электрод согласно полученному индивидуальному заданию (см. пример 3.1):

E(Cu2+/CU) =

E(Zn2+/Zn) =

3) Составьте уравнения электродных процессов и общее уравнение электрохимического процесс;

4) Рассчитайте стандартную ЭДС гальванического элемента и ЭДС, отвечающую полученному индивидуальному заданию:

Опыт 3. Электролиз водных растворов.

Электролиз проводится в электролизере - U-образной трубке, заполненной раствором электролита, в которую помещаются графитовые электроды. Напряжение на электроды подается через выпрямитель тока в течение 0,5 1 мин. Определение продуктов электролиза производится визуально ( выделение газа, осаждение металла, изменение окраски раствора, изменение окраски индикатора ).

3.1. Электролиз раствора сульфата натрия.

Проведите процесс электролиза. Отключите источник питания. Удалите электроды из электролизера и промойте их дистиллированной водой.

В катодное и в анодное пространство электролизера добавьте несколько капель раствора лакмуса. Отметьте (в таблице) цвет индикатора в каждом колене электролизёра.

1) Запишите уравнение диссоциации соли: Na2S04 =

2) В таблице запишите уравнения теоретически возможных электродных: процессов и выпишите значения соответствующих электродных потенциалов (см. таблицу приложения).

3) Сделайте вывод о характере электродных процессов. Сопоставьте вывод с опытными данными.

4) Соответственно этому заполните последнюю колонку таблицы.

Электрод

Наблюдения

Возможные процессы

Е°, В

Продукты электролиза

Анод (окисление)

Катод (восстановление)

5) Запишите уравнение процесса электролиза:

3.2. Электролиз раствора сульфата меди (II).

Проведите процесс электролиза. Отключите источник питания. Удалите электроды из электролизера . Осмотрите поверхность электродов.. Все наблюдения отметьте в таблице.

1) Запишите уравнение диссоциации соли: CuSO4 =

2) В таблице запишите уравнения теоретически возможных электродных процессов и выпишите значения соответствующих электродных потенциалов ( см. таблицу приложения).

3) Сделайте вывод о характере электродных процессов. Сопоставьте вывод с опытными данными.

4) Соответственно этому заполните последнюю колонку таблицы.

Электрод

Наблю- дения

Возможные процессы

Е°, В

Продукты электролиза

Анод (окисление)

Катод (восстановле-

ние)

5) Запишите уравнение процесса электролиза:

3.3. Электролиз раствора сульфата меди: (II) с растворимым анодом.

Измените полярность полюсов электродов. Таким образом, электрод с осажденной на нем медью, полученной в предыдущем опыте, будет анодом.

Проведите процесс электролиза. Отключите источник питания. Удалите электроды из электролизера . Осмотрите поверхность электродов.. Все наблюдения отметьте в таблице.

1) Составьте уравнения теоретически возможных электродных процессов и выпишите значения со ответствующих электродных потенциалов ( см. таблицу приложения).

2) Сделайте вывод о характере электродных процессов. Сопоставьте вывод с опытными данными.

3) Соответственно этому заполните последнюю колонку таблицы.

Электрод

Наблюдения

Возможные процессы

Е°, В

Продукты электролиза

Анод

(окисление)

Катод

(восстановление)

5) Запишите уравнение процесса электролиза

Контрольные вопросы.

1. Методом электронно-ионных уравнений составьте уравнение реакции:

1) N02+H20→HN03+N0; 2) Br2+H20→НВг+НВrO3;

3) Mn02+K0H→КМnО4+Мn(0Н)2; 4) НСlOз -» НС1 + НСlO4; 5) Р + Н20→РН3 + Н3Р03

II. Один из электродов гальванического элемента - железный. Другой электрод:

1) Zn2+/Zn; 2) Sn2+/Sn; 3) Mn2+/Mn; 4) Pb2+/Pb; 5) Ni2+/Ni

Запишите схему гальванического элемента, составьте уравнения электродных процессов и суммарное уравнение электрохимического процесса, рассчитайте значение стандартной ЭДС.

III. Составьте уравнения электродных процессов, протекающих на инертных электродах при электролизе водного раствора:

1) H2S04; 2) Li2S04; 3) Nal; 4) HI; 5) Pb(N03)2

Напишите молекулярное и ионно-молекулярное уравнения электролиза.

Вариант контрольного теста.

I. Укажите процессы восстановления:

1) S+4 = S+6 + 2е; - 2) Br+7 + 8е = Br-1 ; 3)Ag° = Ag+1 + е 4) Сг+2 + 2е - Сг°

II. Определите X в процессе S+4 = Sx + 2е: 1) +4; 2) +2; З)+6; 4) -2.

Определите тип процесса Br+7 -> Вг-1 и сколько электронов (n) в нем участвует:

1) n = 6, окисление; 2) n - 6, восстановление; 3) n = 8, окисление; 4) n = 8. восстановление.

Определите число электронов n в процессе Pb02 + 4Н+ + ne = Pb2+ + 2Н20: 1) 4; 2) 3; 3) 2; 4) 1.

Какие свойства в реакциях окисления-восстановления может проявлять S

1) окислитель; 2) восстановитель; 3) и окислитель и восстановитель.

Катодом гальванического элемента является свинец РЬ. Анодом может быть электрод:

1) Cu2+/Cu 2) Fe2+/Fe 3) Ni2+/Ni 4) Zn2+/Zn

В гальваническом элементе Zn | Zn2+ | | Н+1Н2 на аноде происходит процесс:

I) Zn2+ + 2е = Zn 2) Н2 = 2Н+ + 2е 3) Zn = Zn2+ + 2е 4)2Н+ + 2е = Н2

Величина стандартной ЭДС элемента Zn | Zn2+ │| Н+ |Н2 равна: 1) О В; 2) 0,76 В; 3) -0.76 В.

При электролизе раствора CuS04 с инертными электродами на аноде протекает процесс:

1) Сu = Сu2+ + 2е-; 2) 2HZO= О2 + 4Н+ + 4е;

3) Сu2+ + 2е = Сu; 4) 02 + 4Н+ + 4е - 2Н20.

В растворе содержатся ионы Sn2+, Ag+, Cu2+ в одинаковой концентрации. В какой последовательности они будут восстанавливаться при электролизе раствора:

1) Sn2+, Ag+, Cu2+; 2) Ag+, Sn2+, Cu2+;

3) Ag+, Cu2+. Sn2+; 4) Cu2+, Sn2+, Ag+.

Ответы и комментарии.

1-2,4-см. раздел 1, определение процессов окисления и восстановления; И-З-суммарный электрический заряд в левой и правой частях уравнения должен быть одинаков; Ш-4-см. комментарии к вопросам I,iI; IV-3-см. комментарий к вопросу II, V-3-см. пример 1.1; VI-2,3,4-cm. раздел 3, пример 3.1; VII-3-см. пример 3.1; VIII-2-см. формуле 3.3; IX-2-см. раздел 4, правила определения характера анодного и катодного процессов; Х-З-см. комментарий к вопросу IX.

Приложение.

Окислитель

Восстановитель

Число

Эл-нов

E°,B

Окислитель

Восстановитель

Число

Эл-нов

E°,B

Li+

Li

1

-3,05

Pb2+

Pb

2

-0,13

Rb+

Rb

1

-2,93

2H+

H2

2

0,00

Na+

Na

1

-2,71

Cu2+

Cu

2

0,34

Mni+

Mn

2

-1,18

Ag+

Ag

1

0,80

Zn2+

Zn

2

-0,76

Hg+

Hg

2

0,85

Fe2+

Fe

2

-0,44

I2

2I-

2

0,54

Cd2+

Cd

2

-0,40

S042-+2H+

SO32-+H2O

2

0,17

Co2+

Co

2

-0,28

S2O82-

2S042-

2

2,01

Ni2+

Ni

2

-0,25

2H20

H2+20H-

2

-0,83

Sn2+

Sn

2

-0,14

02+4H+

2H20

4

1,23


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

13604. Политология. «Государство растит людей: прекрасное - хороших, противоположное - дурных» 18.41 KB
  Политология. Государство растит людей: прекрасное хороших противоположное дурных. Сократ Тема выбранная мною раскрывает проблему того как государственные порядки устои влияют на формирование нравственных качеств. Человечество издревле волновал вопрос
13605. Лозунг истинной демократии - не «Пусть это сделает правительство», а «Дайте нам сделать это самим» 32.5 KB
  Лозунг истинной демократии не Пусть это сделает правительство а Дайте нам сделать это самим. Д. Эйзенхауэр Выбранное мною высказывание затрагивает вопрос о сущности демократии задачах демократического правления. Данная тема крайне актуальна в современном
13606. Деспотизм не может существовать в стране до тех пор, пока не уничтожена свобода прессы, подобно тому, как ночь не может наступить, пока солнце не зашло 34 KB
  Деспотизм не может существовать в стране до тех пор пока не уничтожена свобода прессы подобно тому как ночь не может наступить пока солнце не зашло. Ч. Колтон Выбранное мною высказывание роль и значение свободы печати как гарантию сохранения демократических поря...
13607. Истинное равенство граждан состоит в том, чтобы они все одинаково были подчинены законам 13.62 KB
  Истинное равенство граждан состоит в том чтобы они все одинаково были подчинены законам. Ж. Даламбер Выбранное мною высказывание связано с пониманием сущности и значимости равенства граждан перед законом. Данный вопрос представляется мне чрезвычайно значимым и акт...
13608. Лозунг демократии – не «Пусть это сделает государство», а «Дайте нам сделать это самим» 18.07 KB
  Лозунг демократии не Пусть это сделает государство а Дайте нам сделать это самим. Д. Эйзенххауэр Выбранное мною высказывание посвящено роли народа при демократическом режиме проблема политической деятельности и активности принятой в обществе и ее соотнесен...
13609. Швебель В. О будущем демократического общества не нужно узнавать по звездам, его можно прочесть на лицах избирателей 35.5 KB
  О будущем демократического общества не нужно узнавать по звездам его можно прочесть на лицах избирателей. В. Швебель Выбранное мною высказывание связано с проблемой роли избирателей в демократическом обществе. Данная тема крайне актуальна в современном мире а особ...
13610. Политика слишком серьезное дело, чтобы ей занимались одни политики 14.87 KB
  Политика слишком серьезное дело чтобы ей занимались одни политики. Шарль де Голль Выбранное мною высказывание посвящено вопросу о том кто и в какой мере должен заниматься политикой в стране: только ли это дело политиков или всех граждан в целом Данная проблема явля
13611. Политика, по существу, это власть: способность достичь желаемого результата какими бы то ни было средствами 13.64 KB
  Политика по существу это власть: способность достичь желаемого результата какими бы то ни было средствами. Э. Хейвуд Выбранное мною высказывание посвящено проблеме возможности использования определенных средств и методов для осуществления и удержания политичес
13612. Политическая партия – это союз людей, которые соединились для того, чтобы добиться нужных им всем законов 28.5 KB
  Политическая партия это союз людей которые соединились для того чтобы добиться нужных им всем законов. И. Ильин Выбранное мною высказывание касается проблемы сущности значения политических партий и их роли в обществе. История партий в РФ насчитывает всего неск