Вариант 30

1. При смешении растворов и в осадок выпадает гидроксид и выделяется газ. Укажите причину этого процесса и составьте соответствующие молекулярные и ионные уравнения.

2. В какую сторону сместится равновесие гидролиза , если к раствору прибавить: а) щелочь; б) кислоту? Напишите уравнения гидролиза в молекулярном и ионном виде.

3. Сколько воды потребуется для растворения при комнатной температуре 1 г СаС₂О₄, если ПР_СаС2О4= 2,6 ∙ 10⁻⁹? Ответ: 154 л.

4. Рассчитайте значение рН водного раствора азотистой кислоты концентрацией 0.1 моль / л. Рассчитайте, каким станет значение рН при добавлении к 1 л этого раствора 0.2 моль нитрита натрия. Степень диссоциации соли в растворе равна 100 %. Константа диссоциации K_a(HNO₂) = 5.1 ∙ 10^–4. Ответ: 3,59.

5. Вода, содержащая сульфат кальция имеет жёсткость 4,5 ммоль/л. Какая масса сульфата кальция содержится в 500 л этой воды?

1.7. Окислительно-восстановительные реакции и электродные потенциалы. Электролиз

Вопросы, на которые необходимо обратить внимание при изучении темы (по лекционному материалу и рекомендуемой литературе):

Окислительно-восстановительные процессы. Важнейшие окислители и восстановители. Степень окисления, определение степени окисления. Изменение окислительно-восстановительных характеристик элементов в периодах и группах периодической системы Д.И. Менделеева. Составление уравнений окислительно-восстановительных реакций (метод ионно-электронного баланса). Электрохимическиепроцессы. Потенциалы металлических и газовых электродов. Стандартные электродные потенциалы и электродвижущая сила гальванического элемента. Потенциалы окислительно-восстановительных (редокс) электродов. Уравнение Нернста. Направление протекания окислительно-восстановительных процессов. Общие понятия об электролизе расплавов и водных растворов.

Вопросы темы, выносимые для самостоятельного изучения (сделать краткий конспект):

Важнейшие окислители и восстановители, их положение в периодической системе. Окислительно-восстановительное равновесие. Ряд напряжений металлов. Влияние среды и внешних условий на направление окислительно-восстановительной реакции и характер продуктов. Применение электролиза.

Диффузный и мембранный потенциалы, их биологическое значение. Роль окислительно- восстановительных реакций в биосистемах.

Окислительно-восстановительные реакции

Окислительно-восстановительные реакции протекают с изменением степеней окисления атомов элементов, входящих в состав молекул реагирующих веществ. Степень окисления – это условный заряд атома в молекуле, вычисленный на основании предположении, что молекула состоит только из ионов. Следует различать понятия «степень окисления» и «валентность». Валентность элемента определяется числом неспаренных электронов на внешнем энергетическом уровне атоме (для s- и р-элементов) или на внешнем и предвнешнем незавершенном d-подуровне (для d-элементов). Это число электронов атома, участвующих в образовании валентных связей. Степень окисления в отличие от валентности имеет положительное, отрицательное и нулевое значение. Часто степень окисления атома численно равна валентности, например, в молекуле HCl валентность атома хлора равна 1, а степень окисления -1, но иногда может и не совпадать, так, в молекуле Cl₂ валентность хлора равна 1, а степень окисления – нулю.

Окисление – это процесс отдачи электронов атомами, молекулами или ионами, а восстановление – процесс присоединения электронов. При окислении степень окисления элемента повышается, при восстановлении – понижается. Вещество, в состав которого входит окисляющийся элемент, называют восстановителем; вещество, в состав которого входит восстанавливающийся элемент – окислителем.

Окисление и восстановление – две стороны единого процесса, и в соответствии с законом сохранения массы количество электронов, отданных восстановителем, равно количеству электронов, принятых окисдителем. Для отражения окислительно-восстановительного процесса составляют электронные уравнения. О том, какими свойствами (окислительными или восстановительными) обладает данное вещество, можно судить на основании степени окисления элемента в данном соединении.

Атомы s- и d-элементов в своей низшей степени окисления (нулевой) имеют на внешнем энергетическом уровне 1-2 электрона. Атомы р-элементов IV – VII групп в своей низшей степени окисления на внешнем энергетическом уровне имеют 8 электронов. И в том и в другом случае атом элемента в своей низшей степени окисления не может принимать электроны и является только восстановителем.

Атом элемента в своей низшей степени окисления не имеет ни одного валентного электрона (у атомов s- и р-элементов отданы все электроны внешнего энергетического уровня, у атомов d-элементов и часть электронов с предвнешнего недостроенного d-подуровня).Следовательно, дальнейшая отдача электронов таким атомом невозможна, и атом элемента в своей высшей степени окисления может быть только окислителем.

Если атом элемента находится в своей промежуточной степени окисления, то возможны как процесс дальнейшей отдачи электронов, так и процесс присоединения, т.е. атом обладает окислительно-восстановительной двойственностью – возможностью вступать в реакции как с восстановителями, так и окислителями.