Окислительно-восстановительные процессы (стр. 8 )

Как изменится ЭДС гальванического элемента, если один из растворов солей разбавить в 10 раз? Рассчитайте ЭДС для данного случая и измерьте, разбавив соответствующий раствор в 10 раз. Вновь сравните расчетное и экспериментальное значения. Как следует изменять концентрацию раствора в прикатодном пространстве (в прианодном пространстве), чтобы повысить ЭДС гальванического элемента?

2 Влияние образования микрогальванопар на течение химических процессов

В две пробирки налить по 2-3 мл 1М раствора серной кислоты. В одну из пробирок добавить 1 мл  раствора сульфата меди. Затем в обе пробирки опустить по кусочку чистого цинка (без примесей). Наблюдается более интенсивное выделение водорода в той пробирке, в которую был добавлен сульфат меди. Что появилось на поверхности цинка в присутствии сульфата меди?

Попытайтесь объяснить различную интенсивность выделения водорода, учитывая, что цинк с медью образую микрогальванопару – микрогальванический элемент. В каком направлении движутся электроны в паре цинк/медь? Какой металл будет иметь отрицательный заряд, и являться катодом для ионов водорода?

3 Электролиз водных растворов с нерастворимым анодом

а) Электролиз иодида калия

Приготовьте в отдельной пробирке 10-15 мл раствора иодида калия с добавлением 5-6 капель фенолфталеина и крахмального клейстера. Приготовленный раствор перелить в электролизер. В оба колена электролизера опустить графитовые электроды и подключить прибор к источнику тока.

 

Схема электролизера

с графитовыми электродами

Почему на катоде не выделяется металлический калий? Какие ионы в прикатодном пространстве обусловили окрашивание раствора? Что произошло с иодид-ионами  на аноде? Чем объясняется синее окрашивание раствора в прианодном пространстве?

Написать уравнения катодного и анодного процессов.

б) Электролиз раствора сульфата натрия

В отдельной пробирке смешать раствор сульфата натрия и нейтральный раствор лакмуса, вылить его в электролизер, опустить инертные электроды и подключить прибор к источнику тока. В обоих коленах электролизера выделяется газ и изменяется окраска раствора.

Какие ионы окрашивают лакмус в прикатодном  и прианодном пространстве? Какой газ выделяется на катоде? Какой газ выделяется на аноде?

Написать уравнения катодного и анодного процессов, протекающих при электролизе водного раствора сульфата натрия.

4 Электролиз водных растворов с растворимым анодом

Обоснуйте состав продуктов при электролизе раствора серной кислоты на медном аноде. Составьте уравнения катодных и анодных процессов, суммарное уравнение. В большой стакан  налейте 1М раствор серной кислоты и закройте его крышкой с закрепленными в ней графитовым и медным электродами. Подсоедините электроды к внешнему источнику постоянного тока так, чтобы медный электрод поляризовался анодно.

Включите питание, подайте напряжение на электроды. Что наблюдается? Почему на графитовом электроде водород и медь выделяются одновременно?

После окончания опыта графитовый электрод погрузите в 10%‑ный раствор азотной кислоты (зачем?), после чего промойте водой.

Написать уравнения катодного и анодного процессов

Какое практическое значение может иметь такой вид электролиза?

Проектное задание к модулю 2

1.В каком направлении будут перемещаться электроны во внешней цепи гальванических элементов: а) Mg│Mg2+║Pb2+│Pb; б) Pb│Pb2+║Cu2+│Cu, если все растворы электролитов одномолярные? Какой металл будет растворяться в каждом случае?

2.Составить схемы электролиза водного раствора хлорида цинка, если: а) анод инертный; б) анод цинковый.

Тест рубежного контроля к модулю 2

1. Анодом называется
а) электрод, на котором протекает процесс окисления	б) положительно заряженный электрод при электролизе
в) отрицательно заряженный электрод в гальваническом элементе	г) электрод, на котором идет процесс восстановления
2.  Гальванический элемент – это устройство, в котором:
а) за счет протекания химической реакции идет процесс окисления	б) за счет электрического тока протекает химическая реакция
в)  за счет протекания химической реакции идет процесс восстановления	г) химический источник электрического тока
3. Составить схему гальванического элемента, где никель является отрицательным электродом
а) Ag |Ag+ || Ni2+ | Ni	б) Ni | Ni2+ || Ag+ |Ag
в) Ni2+ | Ni || Ag |Ag+	г) Ni | Ni2+ || Al 3+ |Al
4. Электродвижущая сила гальванического элемента -
а) разность потенциалов положительного и отрицательного электродов гальванич. элемента	б) максимальное напряжение в гальв. элементе за счет протекания химической реакции
в) разность потенциалов анода и катода	г) разность потенциалов катода и анода
5. Натрий можно получить при  электролизе -
а) раствора Na2SO4	б) расплава NaCl
в) раствора NaI	г) раствора NaCl
6. Между какими веществами произойдет химическая реакция
а) Fe + К2SO4	б) Fe + CuSO4
в) Al + NiCl2	г) Al + CaCl2

ПРИЛОЖЕНИЯ

Приложение А

Относительная электрооотрицательность

некоторых элементов (по Полингу)

I	II	III	IV	V	VI	VII
H  2,1
Li  0,98	Be  1,5	B  2,0	C  2,5	N  3,07	O  3,5	F  4,0
Na  0,93	Mg  1,2	Al  1,6	Si  1,9	P  2,2	S  2,6	Cl  3,0
K  0,91	Ca  1,0	Sc  1,3	Ti  1,5	V  1,6	Cr  1,6	Mn  1,5
Cu  1,9	Zn  1,6	Ga  1,8	Ge  1,8	As  2,1	Se  2,5	Br  2,8
Rb  0,89	Sr  0,99	Y  1,3	Zr  1,4	Nb  1,6	Mo  1,8	Tc  1,9
Ag  1,9	Cd  1,7	In  1,5	Sn  1,8	Sb  1,9	Te  2,1	I  2,6
Cs  0,7	Ba  0,9	La  1,0	Hf  1,3	Ta  1,5	W  1,7	Re  1,9

Приложение Б 

Стандартные электродные потенциалы (Ео)

в водных растворах при 25оС

элемент	Электродный процесс	Ео, В
Li	Li+ + 1 е - ↔ Li	- 3,04
K	K+ + 1 е - ↔ K	- 2,92
Ba	Ba2+ + 2 е - ↔ Ba	- 2,90
Ca	Ca2+  + 2 е - ↔ Ca	- 2,87
Na	Na+ + 1 е - ↔ Na	- 2,71
Mg	Mg2+ + 2 е - ↔ Mg	- 2,36
Al	Al3+ + 3 е - ↔ Al	- 1,66
Н	2Н2О + 2 е - ↔ Н2 + 2ОН– (щелоч. среда)	- 0,828
Zn	Zn2+ + 2 е - ↔ Zn	- 0,76
Cr	Cr3+  + 3 е - ↔ Cr	- 0,74
Fe	Fe2+ + 2 е - ↔ Fe	- 0,44
Н	2Н2О + 2 е - ↔ Н2 + 2ОН– (нейтр. среда)	- 0,41
Fe	Fe3+ + 1 е - ↔ Fe2+	+ 0,77
Co	Co2+  + 2 е - ↔ Co	- 0,28
Sn	Sn2+ + 32е - ↔ Sn	- 0,14
Pb	Pb2+ + 2 е - ↔ Pb	- 0,13
Н	2Н+  +2 е  ↔ Н2	0,00
S	SO42– +2Н+  +2 е  ↔ SO32– + Н2О	+0,17
Bi	Bi3+  + 3 е - ↔ Bi	+ 0,21
Cu	Cu2+ + 2 е - ↔ Cu	+ 0,34
О	О2 + 2Н2О + 4 е - ↔ 4ОН–	+ 0,401
I	I2 + 2 е - ↔ 2I–	+0,53
Mn	MnO4–  + 1е - ↔ MnO42–	+0,56
Mn	MnO4– + 2Н2О + 3е - ↔ MnO2 + 4ОН–	+0,60
Ag	Ag+ + е - ↔Ag	+ 0,80
Hg	Hg2+ + 2 е - ↔ Hg	+ 0,85
О	О2 + 4Н+ + 4 е - ↔ 2Н2О	+ 1,23
Cr	Cr2O72– + 14H+ + 6 е - ↔ 2Cr3+ + 7Н2О	+1,33
Pb	PbO2 + 4Н+ + 2 е - ↔ Pb2+ + 2Н2О	+1,46
Au	Au3+ + 3 е - ↔ Au	+1,50
Mn	MnO4– + 8Н+ + 5 е - ↔ Mn2+ + 4Н2О	+1,51
О	S2O82– + 2 е - ↔ 2SO42–	+2,01
F	F2 + 2 е - ↔ 2F–	+2,87

Рекомендуемая литература

Угай и неорганическая химия. М.: Высшая шк., 2004. Ахметов и неорганическая химия. М.: Высш. шк., 2003. , Дракин и неорганическая химия. М.: Химия, 1994. Неорганическая химия. В 3-х томах. П/ред. М.: Академия; Т.1-2004

5. «Задачи и упражнения по общей химии». М.: «Интеграл-Пресс», 2004.