Катодные процессы в водных растворах солей

Лекция 2

Основные моменты для подготовке к экзамену (подборка)

Задание 1. Вычислить степени окисления атомов в сложном веществе.

Степенью окисления называется условный заряд атома в веществе, вычисленный в предположении, что они состоят из ионов.

При определении степени окисления исходят обычно из следующих утверждений:

1. Заряд молекулы всегда электронейтрален, т.е. заряд равен =0. Сколько положительных и столько же отрицательных зарядов.

2. Заряд металлов 1 группы в соединении всегда равны +1 - натрий (Na), калий (K), литий (Li), водород(H).

3. Заряд кислорода в соединении чаще всего равен -2

4. Заряд галогенов в соединении всегда равен -1 фтор (F), хлор (CL), бром(Br), иод (J).

Вариант 1	Вариант 2
H₂SO₄ ; ZnCl₂ ; Al Cl₃ ; NaNO₃ ; NH₄Cl ; Cu SO₄	H₃PO₄ ; Na₂HPO₄ ; K NO_{3 ;}NH₄ NO₃ ;Al₂(SO₄)₃

Задание 2. Определить какие процессы происходят с атомами в веществе, И как эти атомы называются.

Процесс отдачи электронов веществами называется окислением.

При окислении степень окисления атомов увеличивается. Вещества, которые в ходе химической реакции отдают электроны, называются восстановителями;

S ⁰ – 4 e ^- = S ⁺⁴ процесс окисления, восстановитель

Процесс приема веществами электронов называется восстановлением. Вещества, которые в ходе химической реакции принимают электроны, называются окислителями.

O ₂ + 4 e ^- = 2 O ^-2 процесс восстановления, окислитель

Тема « C оставление уравнений реакций в молекулярной и ионной формах.

Пояснения

Реакции ионного обмена

При взаимодействии электролитов соединяются только противоположно заряженные ионы. Если при этом образуется новое вещество в виде осадка, газа, слабого электролита или комплексного иона, то такие реакции можно считать необратимыми, то есть практически идущими «до конца». Такие реакции называются ионными, и записывать их следует ионными уравнениями.

В ионных уравнениях осадок, газ и малодиссоциирующие соединения всегда записываются в молекулярной форме. Рассмотрим реакцию образования хлорида серебра из хлорида натрия и нитрата серебра (молекулярное уравнение):

NaCl + AgNO₃ = AgCl↓ + NaNO₃

сильный сильный слабый слабый

Оба реагирующих вещества в водном растворе находятся в виде ионов Na⁺ + Cl^¯ + Ag⁺+ NO₃^¯ →.

Образование осадка сводится к взаимодействию ионов Ag⁺и Cl^¯,так как образуется малодиссоциирующее вещество (краткое ионное уравнение):

Ag⁺+ Cl^¯ = AgCl↓

Полное ионное уравнение имеет вид:

Na⁺ + Cl^¯ + Ag⁺+ NO₃^¯ = AgCl↓ + Na⁺ + NO₃^¯

Если при взаимодействии двух сильных электролитов получаются два сильных электролита, то реакция является обратимой, например:

К₂SO₄+ CuCl₂2КC l + CuSO₄

сильный сильный сильный сильный

2К⁺ + SO₄^2─ + Cu^2─+ 2C l^¯ 2К⁺ + 2C l^¯+ Cu^2─+ SO₄^2─

В виде ионов записывают формулы:

- сильных кислот;

- сильных оснований;

- растворимых в воде солей.

В виде молекул записывают формулы;

- воды Н₂О;

- слабых кислот (НNO₂, H₂CO_3, H₂SO_3,CH₃COOH );

- слабых оснований (NH₄OH, Cu(OH)_2,Fe(OH)₃и др.);

- малорастворимых солей (↓): AgCl, BaSO_4,FeS, CaCO₃ и др.;

- амфотерных гидроксидов (↓): Al(ОН)₃, Zn(OH)₂, Cr(OH)₃;

- формулы газообразных веществ (СО₂, SO₂, H₂, NH₃ и др.);

- формулы оксидов металлов и неметаллов

Тема. «Упражнение в составлении уравнений реакций электролиза»

Цель.1) Рассмотреть процесс электролиза как окислительно-восстановительный.

2) Научиться составлять уравнения анодных и катодных процессов, суммарных процессов электролиза.

3) Закрепить умение решать задачи..

Пояснения

Электролиты способны разлагаться под действием электрического тока. Происходящие при этом процессы называются электролизом. Для практического осуществления процесса электролиза в раствор или расплав погружают два электрода из внешней цепи и пропускают электрический ток. Один электрод имеет отрицательный заряд, на нём происходит восстановление катионов. Электрод, на котором происходит восстановление катионов, называют катодом. Второй электрод заряжается положительно. На этом электроде происходит окисление – анионы отдают электроны и окисляются. Этот электрод – анод. При замыкании внешней цепи отрицательно заряженные анионы движутся к аноду, положительно заряженные катионы – к катоду.

Электролиз – совокупность окислительно-восстановительных процессов, протекающих в растворах и расплавах электролитов под действием постоянного электрического тока.

Электролиз расплавов.

В расплавах электролизу подвергаются щёлочи, термически устойчивые соли, оксиды металлов.

Электролиз водных растворов.

При электролизе водных растворов в реакциях на электродах могут участвовать не только ионы электролита, но и молекулы воды.

Процесс на катоде не зависит от материала катода, а зависит от положения металла в электрохимическом ряду напряжений.

Катодные процессы в водных растворах солей

Электрохимический ряд напряжений металлов

Li, K, Ca, Na, Mg, Al E⁰< -1,18 B

Mn, Zn, Fe, Ni, Sn, Pb -1,18 B < E⁰ < 0 B

H₂

Cu, Hg, Ag, Pt, Au E⁰ > 0 B

Meⁿ⁺-не восстанавливаются 2H₂O + 2e^-=H₂ + 2OH^-

Meⁿ⁺ + ne^-= Me⁰ 2H₂O + 2e^-=H₂ + 2OH^-

Meⁿ⁺ + ne^-= Me⁰

Процесс на аноде зависит от материала анода и от природы аниона.

Анионы по их способности окисляться располагаются в следующем порядке:

I^1-; Br^1-;S^2-; Cl^1-; OH^1-;SO₄^2-; NO₃^1-;F^1-

Восстановительная активность уменьшается

Анодные процессы в водных растворах

Анод	Кислотный остаток
	бескислородный	кислородсодержащий
Нерастворимый	Окисление аниона (кроме фторидов) Ac^m^- -me^1-= Ac⁰	В щелочной среде: 4OH^1- - 4e^-= O₂+2H₂O; В кислой, нейтральной средах: 2H₂O – 4e^1-= O₂ +4H¹⁺
Растворимый	Окисление металла анода Me⁰ – ne^1- = Meⁿ⁺ Анод раствор

Для характеристики состояния атома в молекуле вместо понятий положительная и отрицательная валентность введено понятие степень окисления.

Степень окисления является важной характеристикой состояния атома в молекуле.

Степень окисления – условный заряд атома в молекуле, вычисленный в предположении, что молекула состоит из ионов и в целом электронейтральна. Наиболее электроотрицательные элементы в соединении имеют отрицательные степени окисления, а атомы элементов с меньшей электроотрицательностью - положительные.

В соединениях с ионной связью степени окисления элементов равны зарядам ионов:

Na⁺¹Cl^-1; Ca⁺²F₂^-1

В соединениях с ковалентной связью ( в молекулах простых веществ) степени окисления элементов равны нулю:

Н₂⁰; Cl₂⁰; О₂⁰.

В соединениях с ковалентной полярной связью степени окисления элемента – это условный заряд его атома в молекуле, если считать, что молекула состоит из ионов, т. е. рассматривать ковалентные полярные связи как ионные:

H⁺¹Cl^-1; H₂⁺¹S^-2; S⁺⁴O₂^-2.

Необходимо знать, что:

1. Металлы во всех сложных соединениях имеют только положительные степениокисления.

2. Неметаллы могут иметь и положительные, и отрицательные степени окисления. В соединениях с металлами и водородом степени окисления неметаллов всегда отрицательные.

3. Высшая (максимальная) степень окисления элемента, как правило, равно номеру группы, в которой находится элемент в периодической системе.

4. Низшая (минимальная) степень окисления металлов равна нулю. Низшая (минимальная) степень окисления неметаллов обычно равна: - (8 – номер группы, в которой находится элемент).

5. Значения степеней окисления элемента между высшей и низшей степенями окисления называются промежуточными.

Во многих случаях степень окисления не равна валентности данного элемента. Например, в соединениях

Н₂О^-2, Н₂О₂^-1, О₂⁰ , О⁺²F₂

степень окисления кислорода различная.

Для определения валентности и степени окисления в таких случаях необходимо строить графические формулы. Так, например, в соединении FeS₂, исходя из графической формулы

Fe< │

S , Валентность серы и железа равна двум, а степень окисления серы равна ─ 1, а железа +2.

Окислительно-восстановительными реакциями (ОВР) называются реакции, которые протекают с изменением степени окисления атомов, например

H⁺¹₂SO₄ + Fe⁰ = Fe⁺²SO₄ +H₂

В данном случае степень окисления меняют водород и железо. Протекающие ОВР и, следовательно, изменения степеней окисления атомов обусловлено переходом электронов от одних атомов веществ к другим.

Окисление- это процесс отдачи электронов веществами, например:

Fe⁰ - 2e^- = Fe⁺²

Вещества, которые в ходе химической реакции отдают электроны, называются восстановителями;

Процесс приема веществами электронов называется восстановлением

2 H ⁺¹ +2e^- = H ⁰ ₂

Вещества, которые в ходе химической реакции принимают электроны, называются окислителями.

Составление уравнений окислительно-восстановительных реакций. Если известны исходные вещества и продукты реакций, остается определить и расставить стехиометрические коэффициенты, так как в уравнениях реакции должны соблюдаться законы сохранения заряда и массы.

Закон сохранения заряда можно сформулировать следующим образом:

В любой ОВР число электронов, отданных восстановителем, равно числу электронов принятых окислителем.

Дата добавления: 2021-01-21; просмотров: 63; Мы поможем в написании вашей работы!

Поделиться с друзьями:

12 Следующая ⇒

Мы поможем в написании ваших работ!