ЗАНЯТТЯ № 16

Тема: УРІВНЮВАННЯ РІВНЯНЬ ОКИСНО–ВІДНОВНИХ РЕАКЦІЙ МЕТОДОМ ЕЛЕКТРОННОГО БАЛАНСУ

Мета заняття: ознайомитись з окисно-відновними процесами, засвоїти поняття «окисник», «відновник», «ступінь окиснення». Навчитись розрізняти процеси окиснення та відновлення. Вивчити вплив середовища на окисно-відновні процеси.

ПИТАННЯ ДЛЯ ПІДГОТОВКИ

1. Ступені окиснення елементів.

2. Процеси окиснення та відновлення.

3. Основні окисники та відновники.

4. Типи окисно-відновних реакцій.

5. Вплив середовища на окисно-відновні процеси.

ТЕОРЕТИЧНІ ВІДОМОСТІ

При складанні рівнянь методом електронного балансу дії виконуються у наступній послідовності:

- записується схема реакції – речовини, що реагують, і продукти реакції;

- виставляються ступені окиснення всіх елементів у рівнянні, підкреслюються ті, що змінили ступінь окиснення;

- записуються електронні рівняння, які показують перехід електронів від відновника до окисника;

- складається електронний баланс: число втрачених і приєднаних електронів повинно бути рівним;

- обчислені при складанні балансу окисно-відновні коефіцієнти виставляються у рівняння;

- урівнюють метали, неметали, Гідроген, правильність урівнювання рівняння перевіряють за Оксигеном.

Приклад:

,

ЗАДАЧІ ТА ВПРАВИ

4. У наведених реакціях вказати окисник, відновник, підібрати коефіцієнти методом електронного балансу:

1. ;

2. ;

3. ;

4. ;

5.

;

6. ;

7. ;

8. ;

9. ;

10. ;

;

11. ^;

12. ^.

ЛІТЕРАТУРА: [1 – с. 234-235, с.273-279; 2 – с. 152-159;

3 – с. 285-310; 4 – с. 129-140].

ЗАНЯТТЯ № 17

Тема: ЕЛЕКТРОХІМІЧНІ ПРОЦЕСИ. ГАЛЬВАНІЧНІ ЕЛЕМЕНТИ

Мета заняття: вивчити електрохімічні процеси, що відбуваються при роботі гальванічних елементів. Навчитись складати схеми гальванічних елементів, визначати анод, катод, обчислювати електрорушійну силу.

ПИТАННЯ ДЛЯ ПІДГОТОВКИ

1. Електродний потенціал.

2. Ряд напруг металів.

3. Будова гальванічного елемента.

4. Електрорушійна сила гальванічного елемента.

5. Рівняння Нернста.

ТЕОРЕТИЧНІ ВІДОМОСТІ

Якщо металеву пластинку занурити у розчин електроліту, то частина іонів металу під впливом полярних молекул води переходить у розчин, а іони металу з розчину солі переходять на метал:

.

На межі «метал / розчин електроліту» за рахунок виходу іонів з розчину на металі утворюється подвійний електричний шар. Система метал / розчин електроліту називається електродом, а потенціал, який встановлюється на електроді при зрівноваженні прямого і зворотного процесів, називається рівноважним електродним потенціалом металу ( ). Величина рівноважного електродного потенціалу залежить від природи металу, концентрації його іонів у розчині і від температури.

Стандартним електродним потенціалом металу називають рівноважний електродний потенціал, який виникає при зануренні металу в розчин його солі з концентрацією іонів , виміряний у порівнянні з стандартним водневим електродом при температурі 298К.

Якщо метали розташувати в ряд за величинами стандартних електродних потенціалів у порядку їх зростання, то одержимо електрохімічний ряд напруг металів (додаток 4). Тому, що значення потенціалу характеризує окисно-відновні властивості системи Meⁿ⁺/Me, місце металу в ряду напруг визначає його хімічну відновну активність у водних розчинах. Більш активним відновником є той метал, потенціал якого менший, тобто той, що розташований ближче до початку ряду напруг.

За умов, що відрізняються від стандартних, величина рівноважного потенціалу металу визначається за рівнянням Нернста, що є спрощеним загальним рівнянням електродного потенціалу:

,

де - стандартний електродний потенціал металу, В;

- число втрачених чи приєднаних електронів;

- концентрація іонів металу в розчині солі, моль/л.

Якщо скласти електрохімічне коло з двох електродів, сполучити електроди провідником і забезпечити перехід іонів між електролітами, то в одержаній системі буде здійснено напрямлений рух електронів за рахунок різниці потенціалів електродів. Від електрода з меншим значенням потенціалу (анод, від’ємний полюс) електрони переміщаються до електрода з більшим значенням потенціалу (катод, додатній полюс). У системі виникає електричний струм. При цьому на аноді іде процес окиснення, на катоді – відновлення. Такий прилад називається гальванічним елементом. Гальванічний елемент – це пристрій, в якому хімічна енергія самодовільної окисно-відновної реакції перетворюється в електричну.

Електрорушійна сила гальванічного елемента (ЕРС, В) рівна різниці потенціалів катода і анода:

.

Мідно-цинковий гальванічний елемент

Електродами є цинкова і мідна пластини у розчинах їх сульфатів.

Схема гальванічного елемента:

Процеси на електродах:

A: ;

K: .

Струмоутворююча реакція:

(іонне рівняння);

(молекулярне рівняння).

Концентраційний гальванічний елемент

При різних концентраціях електролітів можна одержати різницю потенціалів між електродами, виготовленими з одного металу. На цьому принципі працюють концентраційні гальванічні елементи.

Схема концентраційного гальванічного елемента:

A:

K: .

Струмоутворююча реакція:

(іонне рівняння);

(молекулярне рівняння).