Зверев В. Б-23

Самостоятельная работа №5

1.Условия и характер течения окислительно-восстановительного процесса.

В отличие от реакций ионного обмена окислительно-восстановительные реакции (ОВР) в водных растворах протекают, как правило, не мгновенно.

Эти реакции могут быть использованы для получения электрического тока. Равным образом процессы окисления и восстановления могут протекать под действием электрического тока. В этих двух случаях окислительно-восстановительные реакции относят к электрохимическим процессам.

Если в реакционной смеси присутствуют как исходные вещества, так и образуемые ими при протекании ОВР продукты реакции или, иначе говоря, два окислителя и два восстановителя, то направление реакции определяется тем, какой из окислителей в данных условиях в соответствии с уравнением Нернста окажется более сильным.

Любая запись уравнения ОВР предполагает определенный выбор окислителя в левой части уравнения. Если в стандартных условиях этот окислитель сильнее, реакция пойдет в прямом направлении , если нет – в обратном.

Процесс передачи электронов от окислителя к восстановителю является самопроизвольным и обратимым, при этом система в целом остается электрически нейтральной.

2.Как зависит ход окислительно-восстановительного процесса от реакции среды? Приведите пример.

Чаще всего тот или иной окислитель или восстановитель является таковым только в определенной среде (кислой или щелочной). Сам процесс протекает более или менее энергично в зависимости от степени ее кислотности (щелочности). Иногда влияние характера среды может быть столь значительным, что обусловливает изменение самого направления процесса. Например, взаимодействие по схеме

в щелочной среде идет направо , в кислой – налево.

Для создания в растворе кислой среды чаще всего пользуются серной кислотой (НСl и HNO3 применяют реже, так как первая из них способна окисляться, а вторая сама является окислителем, и поэтому в обоих случаях иногда могут протекать различные побочные реакции). Для создания щелочной среды служит обычно NaOH или КОН.

Вещество, при помощи которого создается определенная среда, не всегда входит в окончательное уравнение реакции.

3.В каком соотношении находятся стандартная электроподвижного сила гальванического элемента с константой равновесия реакции , что происходит в нем?

Электрической характеристикой электрода является потенциал, а гальванического элемента (электрохимической цепи) электродвижущая сила (ЭДС), равная алгебраической сумме скачков потенциала, возникающих на границе раздела фаз, входящих в состав цепи. ЭДС электрохимической цепи соответствует

Зверев В. Б-23

разности потенциалов правого (положительного) и левого (отрицательного) электродов и всегда положительна.

ЭДС гальванического элемента (I) равна:

где и – активности ионов Ag+ и Cu2+ в растворах их солей. Обозначим

где Ео – стандартная ЭДС гальванического элемента. Тогда

.

Следует помнить, что активность чистого твердого вещества принимается равной единице. Уравнение носит название уравнения Нернста для ЭДС гальванического элемента.

Пусть в гальваническом элементе протекает обратимая химическая реакция

Максимальная полезная работа гальванического элемента при стандартных условиях равна

где z – число электронов, участвующих в элетродных реакциях (одинаковое для обоих электродов), F – постоянная Фарадея.

По уравнению изотермы Вант-Гоффа :