Консультация по теме «Электрохимические процессы. Гальванический элемент. Электролиз» Электрохимические процессы

процессы прямого превращения химической энергии в электрическую и, наоборот, электрической энергии в химическую в результате протекания электрохимических реакций.

Х и м и ч е с к и е р е а к ц и и

• Окислительно-восстановительные – протекают с изменением степени окисления участников (ОВР)

• Ионно-обменные – протекают без изменения степени окисления участников

Н^о₂ + О^о₂ = Н⁺₂О^-2 - окислительно-восстановительная (ОВР)

H⁺NO₃ + K⁺O^-2H⁺ = H⁺₂O^-2 + K⁺NO₃ – ионно-обменная

Zn^o + Cu⁺²SO₄=Zn⁺²SO₄ + Cu^o (3) окислительно-восстановительная

Контактное осаждение меди на цинке: при опускании Zn-пластины в раствор CuSO₄ наблюдается выделение металлической меди, пластина покрывается рыжим

налетом (реакция Zn^o + Cu²⁺SO₄=Zn²⁺SO₄ + Cu^o).

Степень окисления (СО) – воображаемый заряд атома с соединении, вычисленный, исходя из предположения, что соединение состоит из ионов.

Правила:

в простом веществе СО _{элемента} = 0; СО _иона = заряду иона;

алгебраическая сумма СО_{элементов в молекуле} = 0;

в ковалентных соединениях отрицательная СО относится к атому с большей ЭО.

СО_F = -1, CO_O = -2 (в пероксидах СО_О = -1, в OF₂ СО_О = +2), CO_H = +1 (в гидридах CO_H = -1).

В любой ОВР - 2 полуреакции: окисления и восстановления.

Окисление – отдача электронов веществом (СО повышается). Вещество, отдающее электроны – восстановитель.

Восстановление – смещение электронов к веществу (СО понижается) Вещество, принимающее электроны – окислитель.

Zn^o = Zn²⁺ + 2e – окисление (отдача е)

Cu⁺² +SO₄^2- + 2e = Cu^o + SO₄^2- - восстановление (принятие е)

Zn^o + CuSO_4(р) = ZnSO_4(р) + Cu^o – суммарно.

При составлении ОВР - метод электронного баланса (количество отдаваемых электронов равно количеству принимаемых, число одноименных ионов в правой и левой частях уравнения одинаково).

Возможность протекания ОВР в определенных условиях устанавливают, рассчитывая изменение энергии Гиббса.

Если пространственно разделить эти две полуреакции, а переход электронов осуществить по проводнику 1-го рода, получим электрохимическую реакцию.

7

Схема гальванического элемента Даниэля-Якоби:

Zn –пластина (1) в растворе ZnSO₄(3);

Cu-пластина (2) в растворе CuSO₄ (4);

металлический проводник (5)

разделительная диафрагма (6) или электролитический мостик;

гальванометр (7)

Гальванометр фиксирует ток в цепи – движение электронов от Zn к Cu, вольтметр – напряжение (разность потенциалов) между электродами.

Имеем простейший источник тока – гальванический элемент.

е

Схема ГЭ: ZnZnSO₄  CuSO₄ Cu

Ионы SO₄^2-

(-) АНОД: Zn^o = Zn²⁺ + 2e – окисление

(+) КАТОД: Cu⁺² + 2e = Cu^o - восстановление

суммарно: Zn^o + Cu²⁺ _(р) = Zn²⁺ _(р) + Cu^o – ТОР – токообразующая реакция

Электрохимические реакции – это ОВР, в которых окислительная и восстановительная полуреакции разделены пространственно, а переход электронов происходит по проводникам 1-го рода. (Для проведения ЭХР - электрохимическая система или электрохимическая цепь).

Электрохимическая система:

Внешняя цепь: металлические проводники, измерительные приборы, потребители

Внутренняя цепь: два электрода и ионный проводник между ними.

Ионный проводник (пр. 2-го рода) - раствор электролита, расплав или твердый электролит.

Электроды - металлические или полупроводниковые материалы (пр.1рода) в контакте с пр.2рода.

Электроды:

Анод - Окисление – Отдача электронов А - О – О

Катод - Восстановление – Прием электрон К – В - П

Две группы электрохимических систем: