Направление протекания ОВР
∆G < 0, E > 0 самопроизвольная реакция
∆G > 0, E < 0 самопроизвольно протекает обратная реакция
∆G = 0, E = 0 равновесие
Задачи
1) Какие из ионов (Au+, Sn2+, Co2+) можно окислить бромной водой ( (Br2/Br–) = 1,09 В)?
Au3+/Au+ = 1,41 B
Sn4+/Sn2+ = 0,15 BCo3+/Co2+ = 1,95 В
2) Можно ли использовать бихромат калия в кислой среде ( Cr2O72–/Cr3+ = 1,33 В) для окисления:
а) F–; б) Br–; в) Fe2+; г) Co2+?
F2/F– = 3,07 ВBr2/Br– = 1,09 В
Fe3+/Fe2+ = 0,77 ВCo3+/Co2+ = 1,81 В
Задачи
3) В каком направлении может самопроизвольно протекать реакция:
Cu + HgCl2 = CuCl2 + Hg?
Cu2+/Cu = 0,34 B
Hg2+/Hg = 0,85 B
Уравнение Нернста
Ox + ne– → Red
E |
E0Ox / Red 0,059 lg |
[Ox] |
|
|
|
||
Ox / Red |
n |
[Red] |
|
|
|||
Cu2 2e Cu0
E |
2 |
|
E0Cu2 / Cu |
0,059 lg C |
|
2 |
Cu |
|
/ Cu |
|
2 |
Cu |
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
Задача
3) Вычислите ЭДС гальванического элемента: Cu | CuSO4 (1 M) || AgNO3 (0,1 M) | Ag
Cu2+/Cu = 0,34 B
Ag+/Ag = 0,80 B
4) Вычислите ЭДС гальванического элемента: Ag | AgNO3 (0,001 M) || AgNO3 (1 M) | Ag
Химические источники тока
Угольно-цинковый (марганцово-цинковый) элемент (ЭДС 1,5 В)
(–) Zn | NH4Cl || MnO2 (C) (+)
А (–) 2Zn – 4e– = 2Zn2+
2Zn2+ + 4NH4Cl = [Zn(NH3)4]Cl2 + ZnCl2 + 4H+
К (+) 4MnO2 + 4H+ + 4e– = 4MnO(OH)
Химические источники тока
Свинцовый аккумулятор (ЭДС 2,04 В)
(–) Pb | H2SO4 | PbO2 (+)
Pb + PbO2 + 2H2SO4 2PbSO4 + 2H2O
Никель-кадмиевый аккумулятор (ЭДС 1,4 В)
(–) Cd | KOH | Ni(OH)2 (+)
2Ni(OH)3 + Cd 2Ni(OH)2 + Cd(OH)2
Электролиз
окислительно-восстановительный процесс, протекающий под действием электрического тока
Анод (+): окисление |
Катод (–): восстановление |
инертный |
растворимый |
|
|
(Pt, Au, графит) |
|
|
|
2Cl 2e |
Cl20 |
Na e |
Na0 |
|
2NaCl 2Na0 |
Cl2 |
|
Электролиз растворов
Важна последовательность электродных процессов, зависящая от потенциала ионов
Анод |
|
Катод |
1)Анионы галогенов: 2Cl– – 2e– → Cl2
2)О-содержащие анионы не разряжаются, окисляются молекулы воды:
2H2O – 4e– → O2 + 4H+
3) Растворимый анод окисляется:
Cu – 2e– → Cu2+
1) Ионы металлов, выше Al
не разряжаются; 2H+ + 2e– → H2
2)Ионы металлов ниже Н+ разряжаются: Cu2+ + 2e– → Cu
3)Ионы металлов между Al и H+: разряжается и металл, и Н2О
Закон Фарадея
m nFM It
m масса вещества М молярная масса
n количество электронов I сила тока ( А)
t время (с)
F константа Фарадея (96500 Кл)