
- •Окислительно-восстановительные процессы практикум по курсу«химия»
- •080100.62 «Экономика»
- •Содержание
- •Введение
- •Общие правила выполнения лабораторных работ
- •Правила работы в химической лаборатории
- •Правила техники безопасности
- •Правила противопожарной безопасности
- •Оказание первой помощи
- •1 Лабораторная работа окислительно-восстановительные реакции
- •1.1 Теоретическая часть
- •Окислители:
- •Восстановители:
- •1. Порядок составления овр методом электронного баланса
- •2. Порядок составления овр методом электронно-ионного баланса
- •Метод электронного баланса
- •Метод электронно-ионного баланса
- •Типы окислительно-восстановительных реакций
- •1. Межмолекулярные окислительно-восстановительные реакции
- •2. Реакции – диспропорционирования
- •3. Овр внутримолекулярные
- •1.2 Экспериментальная часть
- •1.3 Кейс-Задания
- •1.4 Контрольные вопросы
- •2 Лабораторная работа электрохимические свойства металлов. Гальванические элементы
- •2.1 Теоретическая часть
- •Механизм возникновения электродного потенциала
- •Факторы, от которых зависит величина электродного потенциала
- •Измерение электродных потенциалов Ряд напряжений металлов
- •Типы электродов
- •Гальванические элементы
- •Промышленные источники тока
- •Применение гальванических элементов в строительстве
- •2.2 Экспериментальная часть
- •2.3 Кейс-Задания
- •2.4 Контрольные вопросы
- •3 Лабораторная работа коррозия металлов. Методы защиты от коррозии
- •3.1 Теоретическая часть
- •Методы защиты металлов от коррозии
- •3.2 Экспериментальная часть
- •3.3 Кейс-задания
- •3.4 Контрольные вопросы
- •4 Лабораторная работа электролиз водных растворов электролитов
- •4.1 Теоретическая часть
- •Электролиз раствора гидроксида натрия с графитовыми электродами
- •Примеры решения задач
- •4.2 Экспериментальная часть
- •4.3 Кейс-задания
- •4.4 Контрольные вопросы
- •5 Самостоятельная работа студентов
- •6 Тесты
- •6.1 Тема: «Окислительно-восстановительные реакции»
- •6.2 Тема: «Электрохимические свойства металлов. Гальванические элементы»
- •6.3 Тема: «коррозия металлов»
- •6.4 Тема: «электролиз»
- •Словарь терминов
- •Библиографический список
- •Важнейшие восстановители и окислители
- •Окисленные и восстановленные формы марганца и хрома в зависимости от среды
- •Стандартные потенциалы металлИческих и газовых электродов
- •Стандартные окислительно-восстановительные потенциалы некоторых систем
- •Термодинамические характеристики некоторых веществ
Словарь терминов
Аккумулятор – устройство для хранения энергии в химической форме, которая может использоваться как электричество
Активный анод – анод, который подвергается окислению (изготовлен, например, из железа, никеля, кадмия, меди)
Анодирование – получение оксидных защитных пленок на металлах
Анодные покрытия – металлы, имеющие меньший электродный потенциал, чем защищаемый металл
Восстановитель – вещество, отдающее электроны и повышающее свою степень окисления в ходе реакции
Восстановление – процесс присоединение электронов, сопровождающийся понижением степени окисления элемента
Выход по току – отношение массы практически выделившегося вещества к массе, рассчитанной по закону Фарадея
Газовая коррозия – коррозия, протекающая в газовой среде без конденсации влаги на поверхности металлов при высокой температуре
Гальванический элемент – химический источник электрической энергии, которая вырабатывается за счет протекания окислительно-восстановительного процесса
Гальваноосмос – технология электроосмотического осушения стен с помощью гальванических элементов
Гальванопластика – получение путем электролиза точных, легко отделяемых металлических копий значительной толщины с различных как неметаллических, так и металлических предметов, называемых матрицами
Гальваностегия – электроосаждение на поверхности одного металла, другого металла, который прочно связывается (сцепляется) с покрываемым металлом (предметом), служащим катодом электролизера
Гальванотехника – область прикладной электрохимии, занимающаяся процессами нанесения металлических покрытий на поверхность как металлических, так и неметаллических изделий при прохождении постоянного электрического тока через растворы их солей
Двойной электрический слой – тонкий поверхностный слой из пространственно разделенных электрических зарядов противоположного знака, образующийся на границе двух фаз
Деполяризаторы – окислители, которые снимают избыточный отрицательный заряд с поверхности катода, уменьшая его поляризацию
Ингибиторы – вещества, замедляющие коррозию металла
Инертный анод – анод, который не подвергается окислению (платиновый или графитовый электроды)
Катодные покрытия – металлы, имеющие больший электродный потенциал, чем защищаемый металл
Концентрационный элемент – гальванический элемент, состоящий из двух одинаковых металлических электродов, опущенных в растворы соли этого металла с различными концентрациями
Коррозия – самопроизвольный процесс разрушения металла вследствие его окисления при воздействии окружающей среды
Легирование – введение добавок, повышающих коррозийную стойкость металлов
Луженое железо – железо, покрытое оловом
Межмолекулярные окислительно-восстановительные реакции – реакции, где окислитель и восстановитель – атомы разных элементов, входящих в состав молекул различных соединений
Окисление – процесс отдачи электронов, сопровождающийся повышением степени окисления элемента
Окислитель – вещество, которое присоединяет электроны и при этом понижает свою степень окисления
Окислительно-восстановительные реакции (ОВР) – реакции, в результате которых изменяются степени окисления одного или нескольких элементов
ОВР внутримолекулярные – реакции, где окислитель и восстановитель являются атомами разных элементов, но входят в состав одной и той же молекулы
ОВР – компропорционирования – реакции, где окислитель и восстановитель – атомы одного и того же элемента, входящего в состав молекул различных соединений
Окислительно-восстановительные электроды – электроды, которые представляют собой пластинку или проволоку из благородного металла (чаще всего платины), погруженную в раствор, содержащий ионы одного элемента в разной степени окисления
Окислительно-восстановительный потенциал – мера способности химического вещества присоединять электроны (восстанавливаться). Окислительно-восстановительный потенциал выражают в милливольтах (мВ)
Оксидирование – обработка поверхности металла раствором кислот, щелочей, различных окислителей и восстановителей
Пассивирующие агенты – вещества, способствующие возникновению на поверхности металла защитной пленки
Реакции диспропорционирования – реакции, где окислитель и восстановитель – один и тот же элемент и входит в состав одной молекулы
Стандартный потенциал водородного электрода (E°2H+/ H2) – потенциал при температуре 298 К, давлении водорода 1,01•105 Па и активности ионов водорода в растворе 1 моль/л. Его численное значение условно принято равным нулю
Стандартный электродный потенциал (E°) – потенциал электрода при стандартных условиях: [Меn+] = 1 моль/л, Т = 298 К, Р = 101 кПа
Степень окисления – формальный заряд атома в молекуле (формальной единице), вычисленный исходя из предположения, что все связи являются ионными
Сухой элемент (электрический элемент, батарейка, вариант элемента Лекланше) – первичный элемент, в котором электролит малоподвижен или не растекается за счет наличия адсорбирующего вещества, впитывающего влагу, или загустителя
Топливный элемент – источник тока, в котором химическая энергия какого-либо топлива и окислителя, подаваемых к электродам, непосредственно превращается в электрическую энергию
Фосфатирование – химическая обработка металлической поверхности, приводящая к образованию труднорастворимых фосфатов
Химическая коррозия – процесс, возникающий при взаимодействии металлов с сухими газами или неэлектролитами. Этот процесс происходит в отсутствии электролитов
Электродвижущая сила (ЭДС) элемента или ∆Е – максимальная разность потенциалов электродов, которая может быть получена при работе гальванического элемента
Электродиализ – электрохимическая очистка воды от различных примесей
Электродный потенциал – разность электрических потенциалов между электродом и находящимся с ним в контакте электролитом (чаще всего между металлом и раствором электролита)
Электроды второго рода – электроды, в которых металл покрыт малорастворимой солью этого же металла и находится в растворе, содержащем другую растворимую соль с тем же анионом. Такие электроды являются обратимыми относительно анионов
Электроды первого рода – электроды, состоящие из металлической пластинки, погруженной в раствор соли того же металла. Такие электроды являются обратимыми относительно катионов
Электрокоррозия – процесс разрушения металлов, находящихся под действием блуждающих токов
Электролиз – совокупность окислительно-восстановительных процессов, протекающих на электродах при пропускании постоянного электрического тока через расплав или раствор электролита
Электролизер – устройство для электролиза, состоящее из двух электродов и электролита
Электрометаллургия – восстановление металлов в процессе электролиза растворов или расплавов их соединений
Электрополировка – электрохимическая обработка поверхности металлического изделия
Электрорафинирование – электрохимическая очистка металлов от примесей
Электрохимическая коррозия металлов – совокупность пространственно разделенных процессов окисления (анодный процесс) и восстановления (катодный процесс). Этот вид коррозии происходит в токопроводящих средах, содержащих электролиты
Электрохимический ряд стандартных электродных потенциалов (ряд напряжений) металлов – последовательность, в которой металлы расположены в порядке возрастания их стандартных электродных потенциалов