	Главная \| Случайная страница \| Контакты \| Мы поможем в написании вашей работы!

Будова атома 3 страница

⇐ Предыдущая 1 2 3 4 5 6 789 Следующая ⇒

Контрольні запитання і задачі

1. Обчислити рН розчину з молярною концентрацією оцтової кислоти 0,01 моль/л, в якому ступінь її дисоціації дорівнює 0,042.

2. Які з перерахованих нижче солей піддаються гідролізу: ZnBr_2,K₂S, Fe₂(SO₄)₃, MgSO₄, Cr(NO₃)₃, K₂CO₃, Na₃PO₄, CuCl₂. Для кожної з солей, що гідролізується, напишіть в молекулярній та йонно-молекулярній формі рівняння гідролізу по кожному ступеню, вкажіть реакцію середовища розчину солі.

3. У який колір буде забарвлений лакмус у водних розчинах KCN, NH₄Cl, K₂SO₃, NaNO₃, FeCl₃, Na₂CO₃, Na₂SO₄? Відповідь поясніть.

4. Обчисліть тимчасову твердість води, в 1 л якої міститься 0,146 г магній гідрогенкарбонату. 5. Обчисліть рН розчинів, у яких концентрація йонів Н⁺ (моль/л) дорівнює:

а) 4,6 · 10^–7; б) 8,1 · 10^–3; в) 2,7· 10^–10 (а) 6,70, б) 2,09, в) 9,57).

6. Обчисліть молярну концентрацію йонів Н⁺ у водних розчинах, якщо концентрація гідроксид-йонів складає: а)10^–4; б)3,2·10^–6; в)7,4·10^–11. (а) 10^–10 моль/л, б) 3,12·10^–9моль/л, в) 1,35·10^–4моль/л).

Лабораторна робота № 6

ОКИСНО-ВІДНОВНІ РЕАКЦІЇ

Теоретична частина. Окисно-відновні реакції характеризуються переходом електронів від одного компонента реакції до іншого. Окиснення – це віддача електронів атомами, йонами або молекулами, внаслідок чого ступінь окиснення елементів, що втратили електрони, зростає:

– 2ē ® 2 ; – 2ē ® ; – 3ē ® ; – ē ® ; 2 – 2ē ® Br₂⁰.

Відновлення – процес приєднання електронів атомами, йонами або молекулами, внаслідок чого ступінь окиснення елементів, що приєднали електрони, зменшується:

+ 2ē ® ; + 2ē ® ; +3ē ® ; +2ē ® 2 ; + 4ē ® 2 .

Речовини, що в окисно-відновних реакціях втрачають електрони, називаються відновниками, а речовини, що приєднують електрони, – окисниками. Ступінь окиснення – це умовний заряд атома в молекулі, обчислений у припущенні, що молекула складається з йонів і в цілому електронейтральна (у ряді випадків ступінь окиснення не збігається з валентністю).

Дослід №1. У розчин купрум (II) сульфату опустити на 3 – 5 хвилин залізний цвях, поверхня якого очищена наждаковим папером. Описати спостереження в ході реакції. Скласти рівняння реакції і зрівняти методом електронного балансу.

__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

_____________________________________________________________________________________

Дослід № 2. До 2 крапель розчину калій йодиду КI долити 2 краплі розчину сульфатної кислоти Н₂SО₄і 2 краплі розчину калій йодату КIО₃. Описати спостереження в ході реакції. Скласти рівняння реакції і зрівняти методом електронного балансу. Довести наявність вільного йоду за взаємодією з крохмалем.

_____________________________________________________________________________________

Дослід № 3. До 2 крапель біхромату калію К₂Сr₂О₇додати 2 краплі розведеної сульфатної кислоти і 2 краплі розчину калій нітриту КNO_2.Описати спостереження в ході реакції. Скласти рівняння реакції і зрівняти методом електронного балансу.

_____________________________________________________________________________________

Дослід № 4. У 3 пробірки налийте по 1 краплі розчину калій перманганату КМnО₄. У першу пробірку додайте 2 – 3 краплі розчину сульфатної кислоти, у другу – дистильованої води, у третю – 4 краплі розчину натрій гідроксиду. В усі пробірки додайте розчин натрій сульфіту. Опишіть спостереження в ході реакцій. Складіть рівняння реакцій і зрівняйте методом електронного балансу.

1____________________________________________________________________________________

_____________________________________________________________________________________

2. ___________________________________________________________________________________

_____________________________________________________________________________________

__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

3.___________________________________________________________________________________

_____________________________________________________________________________________

Контрольні запитання і задачі

1. Які реакції називаються окисно-відновними?

2. Вкажіть типи окисно-відновних реакцій.

3. Які речовини в окисно-відновних реакціях називаються відновниками, а які – окисниками?

4. Визначте ступінь окиснення Сr в наступних сполуках: К₂СrО₄, Сr₂О₃, Fе(СrО₂)₂, К₂Сr₂О₇, Сr₂(SО₄)₃

5. Укажіть, які з приведених процесів являють собою окиснення, а які – відновлення:

S → SO₄^2–; S → S ^2–; Sn → Sn ⁴⁺; К → К ⁺; Вr₂→ 2Вr^–; 2Н⁺→ Н₂; Н₂ → 2Н^–; СI ^–→ СIО₃^–; V²⁺ → VO^3–; IО₃^–→I₂; МnО₄ ^– → МnО₄ ^2–.

6. Які з приведених реакцій відносяться до реакцій міжмолекулярного окиснення-відновлення, до реакцій внутрімолекулярного окиснення-відновлення і до реакцій диспропорціонування?

а) 4 КМnО₄+ 4 КОН = 4 К₂МnО₄+ О₂+ 2 Н₂О; б) Н₂SО₄+ 2 Н₂S = 3 S + 3 Н₂О;

в) NН₄NО₂= N₂ + 3 Н₂О; д) 2 Н₂О₂= О₂ + 2 Н₂О; г) 4 Р + 3 КОН + 3 Н₂О = РН₃ + 3 КН₂РО₂;

е) 2 КМnО₄+ 3 МnSО₄ + 4 Н₂О = 5 МnО₂+ К₂SО₄+ 2Н₂SО₄.

7. Методом електронного балансу зрівняйте рівняння реакцій:

1) As + HNO₃ + H₂O ® H₃AsO₃ + NO

2) KI + KNO₂ + H₂SO₄ ® I₂ + NO + K₂SO₄ + H₂O

3) Sb + HNO₃ + HCl ® SbCl₃ + NO + H₂O

4) C + K₂Cr₂O₇ + H₂SO₄ ® CO₂ + Cr₂(SO₄)₃ + K₂SO₄ + H₂O

5) H₂S + K₂Cr₂O₇ + H₂SO₄ ® S + Cr₂(SO₄)₃ + K₂SO₄ + H₂O

Лабораторна робота № 7

ГАЛЬВАНІЧНІ ЕЛЕМЕНТИ

Теоретична частина. У гальванічних елементах окисно-відновні реакції протікають на поверхні електродів. Процеси окиснення і відновлення просторово розділені. Окиснення протікає на аноді, відновлення – на катоді. У гальванічному елементі анодом є електрод, потенціал якого менший, ніж потенціал катода. Анод має заряд “–“, катод – заряд “+”.

Величина електродного потенціалу для металічних електродів залежить від природи металу, концентрації його йонів у розчині електроліту та температури і обчислюється за рівнянням Нернста:

де j⁰ – стандартний електродний потенціал; R – універсальна газова стала, R = 8,314 Дж/(К·моль); T – абсолютна температура, К; z – заряд йону металу; F – стала Фарадея, F = 96500 Кл/моль; C_Ме^z+- концентрація йонів металу в розчині, моль/л. При Т = 298 К рівняння Нернста має вигляд:

j = j⁰+

Гальванічний елемент – пристрій, в якому хімічна енергія окисно-відновної реакції перетворюється на електричну. Гальванічний елемент складається із двох електродів – анода і катода, занурених у розчин або розплав електроліту, електролітичного ключа (сольовий місток) і зовнішньої схеми (металічні провідники та вимірювач напруги чи сили струму).

Електрорушійна сила (ЕРС) процесу для гальванічного елементу визначається як різниця між потенціалами катода Е_к і анода Е_а: ЕРС = j _к– j _а.

Прикладом гальванічного елемента є мідно-цинковий елемент Данієля-Якобі, що складається з цинкової та мідної пластинок, занурених в розчини цинк і купрум (ІІ) сульфатів з молярними концентраціями 1 моль/л (рис. 1).

Цинковий електрод є анодом, на якому проходить окиснення цинку: Zn^o = Zn²⁺ + 2ē. Мідний електрод – катод, на якому проходить відновлення йонів міді з розчину: Cu²⁺ + 2ē = Cu^o

Сумарне рівняння процесу в йонному вигляді: Zn^o + Cu²⁺ = Cu^o + Zn²⁺,

або в молекулярній формі: Zn + CuSO₄ = Cu + ZnSO₄ Схематичний запис гальванічного елемента: (–) Zn| ZnSO₄|| CuSO₄| Cu (+).

За стандартних умов ЕРС гальванічного елемента:

Рис. 1. Схема гальванічного елемента Данієля-Якобі

Дослід №1. Складання різних гальванічних елементів

Ni / NiSO₄ // CuSO₄ / Сu Zn / Zn SO₄ // CuSO₄ /Сu

Cd / CdSO₄ // CuSO₄ / Сu Zn / ZnSO₄ // NiSO₄ / Ni

Студенти, що працюють за одним столом, збирають один гальванічний елемент. Для цього в склянки наливають відповідні розчини і закривають їх кришкою, в яку вставляють електроди і електролітичний місток. Кожен електрод занурений у розчин своєї солі. Електроди підключають до вольтметра і відзначають його показання. Записати рівняння анодного і катодного процесів і розрахувати значення ЕРС, використовуючи таблицю стандартних електродних потенціалів. Порівняти теоретичне значення ЕРС з експериментальним. Записати рівняння електродних процесів для інших гальванічних елементів, розрахувати ЕРС.

_____________________________________________________________________________________

Гальванічний елемент	Значення ЕРС	Похибка, %
теоретичне	експериментальне

Дослід № 2. Визначити напрямок окисно-відновної реакції:

Сr(NО₃)₃+ К₂SО₄+ I₂ + H₂O = К₂Сr₂О₇+ КI + Н₂SО₄+ КNО₃

А) Внести в пробірку по 2 краплі хром (III) нітрату і калій сульфату і додати до них 1 – 2 краплі йодної води. Чи відбувається окиснення хрому (III) йодом, що повинно супроводжуватися знебарвленням йоду?

_____________________________________________________________________________________

Б) В іншу пробірку внести по декілька крапель розчину калій дихромату і сульфатної кислоти, потім додати 3 – 4 краплі калій йодиду. Чому розчин забарвився в коричневий колір? У прямому чи зворотному напрямку протікає дана окисно-відновна реакція?

_____________________________________________________________________________________

Контрольні запитання і задачі

1. Що називається гальванічним елементом?

2. За яким принципом записують схему гальванічного елемента?

3. Що називається стандартним електродним потенціалом?

4. Як обчислити електродний потенціал металевого електроду?

5. Який електрод у гальванічному елементі є анодом і які реакції на ньому протікають?

6. Який електрод у гальванічному елементі є катодом і які реакції на ньому протікають?

7. Як обчислити електрорушійні силу (ЕРС) гальванічного елемента?

8. Як за схемою гальванічного елемента написати рівняння реакції? Наведіть приклади.

9. Як за рівнянням реакції написати схему гальванічного елемента? Наведіть приклади10. Складіть схеми двох гальванічних елементів, в одному з яких мідь служила би катодом, а в іншому – анодом. Напишіть рівняння реакцій, що відбуваються при роботі цих елементів, і обчисліть значення ЕРС.

11. Обчисліть електродні потенціали магнію в розчині його солі при концентраціях йона Мg²⁺ 0,1; 0,01 і 0,001 моль/л.

12. 1) З вказаних металів запропонуйте гальванічний елемент з максимальною ЕРС. 2) Запишіть процеси, які відбуваються на електродах. 3) Обчисліть значення ЕРС за стандартних умов. 4) Обчисліть значення ЕРС при умові, якщо анод занурений у розчин з молярною концентрацією солі 0,01 моль/л, а катод – у розчин з молярною концентрацією солі 0,001 моль/л.

№	Метали	№	Метали	№	Метали	№	Метали
	Li, Al, Pb, Co		Al, Cs, Ni, Pb		Ag, Mn, Fe, Ca		Al, Mg, Fe,Ti
	Ba, Ag, Pb, Sn		K, Co, Ca, Pt		Mg, Mn, Cu, K		Hg, Mn, Cd, Li
	Hg, Mn, Fe, Ca		Bi, Na, Cr, Cu		Ni, Pb, Pt, Sn		V, Fe, Zn, Sb
	Zn, Fe, Mo, Ni		Ca, Co, Cu, Cd		Ba, Bi, Mg, Ag		K, Bi, Mn, Ag
	Rb, Cu, Pb, Pt		V, Sb, Tl, Ag		Co, Cu, K, Au		Cs, Ca, K, Al

Лабораторна робота № 8

ЕЛЕКТРОЛІЗ.

Теоретична частина. Електроліз – сукупність окисно-відновних процесів, що протікають на поверхні електродів при проходженні постійного електричного струму через розплав чи розчин електроліту. Електрод, на якому при електролізі відбувається процес відновлення, називається катодом, а на якому відбувається процес окиснення,– анодом. На електроліз впливає матеріал електродів і склад електроліту. Тому необхідно розглядати окремо процеси електролізу розплавів і розчинів, а також процеси електролізу з інертним і розчинним анодами. Інертні аноди виготовляють із платини, іридію або їх сплавів, а також із графіту або вугілля. У процесі електролізу вони не розчиняються. Найпростішим прикладом є електроліз розплаву натрій хлориду:

NaCl ⇄ Na⁺ + Cl^–

(–) на катоді: Na + ē = Na (+) на аноді: 2Cl^– – 2ē = Cl₂

На катоді відбувається відновлення окисників у порядку зменшення їх електродних потенціалів. При цьому на катоді можливі три випадки:

1. Першими на катоді відновлюються окисники, у яких електродні потенціали вищі, ніж потенціал водневого електрода. Це, наприклад, йони Au⁺, Ag⁺, Cu²⁺, йони платинових металів. Відновлення відбувається за схемою: Me^z++ zē =Me.

2. На катоді йде розрядка катіонів металів, потенціал яких нижчий, ніж у водневого електрода, але виший, ніж у алюмінієвого (від Mn²⁺ до Sn²⁺). Одночасно з ними можливе відновлення йонів Гідрогену (в кислому середовищі) 2Н⁺ + 2ē = Н₂

і відновлення молекул води (в нейтральному і лужному середовищі)

2Н₂О + 2ē = 2ОН^– + Н₂

3. Катіони металів, у яких потенціали нижчі, ніж у алюмінію (від Li⁺ до Al³⁺) із водних розчинів на катоді не відновлюються. Замість них відновлюються молекули води: 2Н₂О + 2ē = 2ОН^– + Н₂

Характер реакцій на аноді залежить від присутності води, pH середовища і матеріалу анода.

У водних розчинах електролітів на інертному аноді спочатку окиснюються найбільш сильні відновники, тобто речовини з найменшим електродним потенціалом, наприклад, сульфід-йон, галогенід-йони та ін. Потім у лужному середовищі окиснюються гідроксид-йони:

4ОН^– = О₂ + 2Н₂О + 4ē Е⁰ = 0,401 В;

у кислому або нейтральному середовищі окиснюються молекули води, якщо в розчині є оксигенвмісні аніони SO₄^2–, NO₃^–, ClO₃^–, PO₄^3–: 2H₂O = O₂ + 4H⁺ + 4ē E⁰ = 1,228 B

Послідовність окиснення аніонів і молекул на інертному аноді можна показати у вигляді такого ряду:

S^2-, I^-, Br^-, Cl^-, OH^-, H₂O	SO , NO , ClO , PO
	у водних розчинах не окиснюються

При проведенні електролізу з активним анодом матеріал аноду розчиняється: Me = Me^z+ + zē

Кількісно процеси електролізу визначаються законом Фарадея: маса електроліту, що піддалася перетворенню при електролізі, а також маси речовин, що утворяться на електродах, прямо пропорційні кількості електрики, що пройшла через розчин чи розплав електроліту, і молярним масам еквівалентів відповідних речовин. Закон Фарадея виражається наступним рівнянням: m = M_E I t / F,

де m – маса речовини, що утворилася чи піддалася перетворенню; M_E – її молярна маса еквівалентів; I – сила струму; t – час; F – стала Фарадея (96485 Кл/моль), тобто кількість електрики, необхідна для здійснення електрохімічного перетворення одного молю еквівалентів речовини.

Дослід № 1. Електроліз розчинів

А) У електролізер налийте розчин купрум (ІІ) хлориду, занурте в обидва коліна графітові електроди і увімкніть прилад у мережу (U = 36 В). Опишіть явища, що відбуваються в катодному та анодному просторі електролізеру. Складіть схему електролізу.

_____________________________________________________________________________________

Б) У електролізер налийте розчин калій йодиду, занурте в обидва коліна графітові електроди і увімкніть прилад у мережу (U = 36 В). У катодний простір (–) додайте 1 – 2 краплі розчину фенолфталеїну. На аноді йде виділення йоду (переконайтеся!). Опишіть явища, що відбуваються в катодному та анодному просторі електролізеру. Складіть схему електролізу.

_____________________________________________________________________________________

В) У електролізер налийте розчин натрій сульфату, занурте в обидва коліна графітові електроди і увімкніть прилад у мережу (U = 36 В). В обидва коліна трубки налийте розчин лакмусу. Для приготування контрольного розчину налийте в пробірку дистильовану воду і додайте лакмус. Опишіть явища, що відбуваються в катодному та анодному просторі електролізеру. Складіть схему електролізу.

_____________________________________________________________________________________

Г) У електролізер налийте розчин цинк сульфату, занурте в обидва коліна графітові електроди і увімкніть прилад у мережу (U = 36 В). В обидва коліна трубки налийте розчин лакмусу. Для приготування контрольного розчину налийте в пробірку дистильовану воду і додайте лакмус. Опишіть явища, що відбуваються в катодному та анодному просторі електролізеру. Складіть схему електролізу.

_____________________________________________________________________________________

______________________

Контрольні запитання і задачі

1. В чому полягає сутність процесу електролізу? Що таке вихід за струмом?

2. Яка принципова відмінність процесів, що відбуваються у гальванічному елементі та при електролізі?

3. Яке значення для електролізу має матеріал електрода?

⇐ Предыдущая 1 2 3 4 5 6 789 Следующая ⇒

Дата публикования: 2014-11-29; Прочитано: 621 | Нарушение авторского права страницы | Мы поможем в написании вашей работы!

studopedia.org - Студопедия.Орг - 2014-2024 год. Студопедия не является автором материалов, которые размещены. Но предоставляет возможность бесплатного использования (0.029 с)...