C ОСТАВЛЕНИЕ УРАВНЕНИЙ ОКИСЛИТЕЛЬНО – ВОССТАНОВИТЕЛЬНЫХ РЕАКЦИЙ
ЗАНЯТИЕ №2
Методические указания для студекнтов
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
C ОСТАВЛЕНИЕ 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.
ЭЛЕКТРОЛИЗ
Дата добавления: 2019-02-22; просмотров: 94; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!