Учебно-методический комплекс дисциплины «Химия» для специальности 5В072700 — «Технология продовольственных продуктов» для специальности 5В072800 — «Технология перерабатывающих производств» (стр. 15 )

Основные коэффициенты 2 и 3 ставятся в правой части уравнения, левая часть уравнивается по правой части:

2KСlO3 = 2KCl + 3O2.

       8. Один и тот же элемент окисляется и восстанавливается. Такие реакции называются реакциями диспропорционирования. В этом случае, так же как и в предыдущем, электронный баланс составляется справа налево:

4K2SO3+4 = 3K2SO4+6 + K2S-2

Рассмотренный способ подбора коэффициентов в окислительно–восстановительных реакциях  не является единственным. Существуют и другие способы. Однако во всех случаях главным остается нахождение основных коэффициентов электронного баланса.

Основные понятия, которые необходимо знать после изучения материала данной лекций: окислитель, восстановитель, окисление, восстановление, степень окисления, диспропорционирование, эквиваленты окислителей и восстановителей.

Вопросы для самоконтроля

Чем отличаются реакции окисления – восстановления от других химических реакций? Какие вещества называются окислителями и какие восстановителями? В каких группах периодической системы элементов расположены элементы с ярко выраженными восстановительными свойствами? В каких группах периодической системы элементов расположены элементы с ярко выраженными окислительными свойствами? Как изменяется окислительное число окислителя и восстановителя в реакциях окисления - восстановления?

Рекомендуемая литература: 1. , Неорганическая химия,2012 с. 183-193;

2. Задачи и упражнения по общей химии,1988,с. 158-178;

3. Общая и неорганическая химия, 1997, с. 658

Лекция №10 Электрохимические процессы.

Электродные потенциалы и механизм их возникновения. Водородный электрод. Стандартные электродные потенциалы металлов. Ряд стандартных электродных потенциалов. Электролиз с нерастворимыми и растворимыми электродами. Законы Фарадея.

1 Электродные потенциалы и механизм их возникновения.

Для определения направления и полноты протекания окислительно-восстановительных реакций между окислительно-восстановительными системами в водных растворах используются значения электродных потенциалов этих систем.

       Механизм возникновения электродных потенциалов, их количественное определение, процессы, которые сопровождаются возникновением электрического тока или вызваны электрическим током, изучаются особым разделом химии – электрохимией.

К электрохимическим относятся явления, возникающие на границе двух фаз с участием заряженных частиц (ионов и электронов), например, при погружении металлической пластинки в воду.

Для всех металлов характерно свойство в большей или меньшей степени растворяться в воде. При этом в воду переходят положительно заряженные ионы металла, в результате чего пластинка (из-за появления в ней избыточных электронов) заряжается отрицательно. Гидратированные катионы металла скапливаются возле поверхности пластинки на границе раздела двух фаз (металл-раствор). Возникает двойной электрический слой, характеризующийся некоторой разностью электростатических потенциалов. Как известно, энергию, которую необходимо затратить (положительный потенциал) или которую можно получить (отрицательный потенциал) при переносе единицы электричества из бесконечности в данную точку, называют электрическим потенциалом. Между пластинкой и раствором устанавливается окислительно-восстановительное равновесие:

.  (9.1)

       При погружении металла в раствор его соли также возникает двойной

электрический слой, но в этом случае возможны два механизма его образования. Если концентрация  катионов металла в растворе мала или металл довольно активный,  вследствие чего равновесие процесса, указанного выше, сдвинуто вправо, то металлическая пластинка заряжается отрицательно:

В том случае, когда концентрация катионов металла в растворе велика или металл малоактивный, равновесие указанного процесса сдвигается влево и металлическая пластинка заряжается положительно:

В любом случае на границе раздела двух фаз образуется двойной электрический слой. Разность (скачок) потенциалов, возникающая между металлом и жидкой фазой, называетсяэлектродным потенциалом Е. Потенциалу металла приписывается тот знак, который возникает на его поверхности в двойном электрическом слое.

2 Водородный электрод. Стандартные электродные потенциалы металлов. Ряд стандартных электродных потенциалов.

Для определения направления и полноты протекания окислительно-восстановительных реакций между окислительно-восстановительными системами в водных растворах используются значения электродных потенциалов этих систем.

       Механизм возникновения электродных потенциалов, их количественное определение, процессы, которые сопровождаются возникновением электрического тока или вызваны электрическим током, изучаются особым разделом химии – электрохимией.

К электрохимическим относятся явления, возникающие на границе двух фаз с участием заряженных частиц (ионов и электронов), например, при погружении металлической пластинки в воду.

Для всех металлов характерно свойство в большей или меньшей степени растворяться в воде. При этом в воду переходят положительно заряженные ионы металла, в результате чего пластинка (из-за появления в ней избыточных электронов) заряжается отрицательно. Гидратированные катионы металла скапливаются возле поверхности пластинки на границе раздела двух фаз (металл-раствор). Возникает двойной электрический слой, характеризующийся некоторой разностью электростатических потенциалов. Как известно, энергию, которую необходимо затратить (положительный потенциал) или которую можно получить (отрицательный потенциал) при переносе единицы электричества из бесконечности в данную точку, называют электрическим потенциалом. Между пластинкой и раствором устанавливается окислительно-восстановительное равновесие:

.  (9.1)

       При погружении металла в раствор его соли также возникает двойной

электрический слой, но в этом случае возможны два механизма его образования. Если концентрация  катионов металла в растворе мала или металл довольно активный,  вследствие чего равновесие процесса, указанного выше, сдвинуто вправо, то металлическая пластинка заряжается отрицательно:

В том случае, когда концентрация катионов металла в растворе велика или металл малоактивный, равновесие указанного процесса сдвигается влево и металлическая пластинка заряжается положительно:

В любом случае на границе раздела двух фаз образуется двойной электрический слой. Разность (скачок) потенциалов, возникающая между металлом и жидкой фазой, называетсяэлектродным потенциалом Е. Потенциалу металла приписывается тот знак, который возникает на его поверхности в двойном электрическом слое.

Лекция 11. Электролиз с нерастворимыми и растворимыми электродами.

Электролиз – окислительно-восстановительный процесс, протекающий при прохождении постоянного электрического тока через раствор или расплав электролита.

       При электролизе энергия электрического тока превращается в химическую энергию, иначе говоря, осуществляется процесс, обратный по характеру происходящему в гальваническом элементе. Как и в случае гальванического элемента, на аноде происходит окисление, а на катоде – восстановление. Но при электролизе анодом является положительный электрод, а катодом – отрицательный.

       Характер протекания электродных процессов при электролизе зависит от многих факторов, важнейшими из которых являются состав электролита, материал электродов и режим электролиза (температура, плотность тока и т. д.).

       Различают электролиз расплавов и растворов электролитов.

Электролиз расплавов электролитов.

       Электролиз расплава соли с использованием инертных электродов показан на следующей схеме: 

  Анод

При высоких температурах расплав соли диссоциирует на ионы:

.

       Прохождение электрического тока через расплав обусловлено тремя одновременно протекающими процессами:

направленное движение катионов Мg2+ к катоду, а анионов Cl - - к аноду; восстановление, происходящее на катоде:

окисление, происходящее на аноде:

       Суммарное уравнение электролиза после уравнивания числа отдаваемых и присоединенных электронов принимает вид:

       Схематически весь процесс можно представить следующим образом:

       Катод (-)  Анод ( + )

  Mg2+                                                                        2Cl-

       Mg2+ + 2e - = Mg                                                        2Cl - - 2e - = Cl2