Лекция № 7
Количественные характеристики ОВР
Гальванический элемент
ОВР
Окислительно-восстановительные реакции (ОВР) – реакции, которые идут с изменением с.о. атомов
Степень окисления (с.о.) – заряд, который приписывается атому, если считать его ионом
Окислитель (Ox) – принимает электроны Восстановитель (Red) – отдает электроны
Ox1 + ne– → Red1
Red2 – ne– → Ox2
Ox1 + Red2 Red1 +Ox2
Свойства кислот
Fe 2HCl FeCl2 H2
2Cr 3H2 SO4 разб. Cr2 (SO4 )3 3H2
Ag HNO3конц . AgNO3 NO2 H2O Cu 2H 2SO4конц . CuSO4 SO2 2H2O
Перевозка кислот ж/д транспортом
Кислота |
Цистерны |
HCl |
гуммированные |
HCl (18-25%) ингибированная |
покрытые изнутри |
|
кислотоустойчивой эмалью |
H3PO4 |
из нержавеющей стали |
HNO3 |
с котлом из алюминия |
кислотный меланж (HNO3, 89% / |
из низколегированной |
H2SO4, 7,5% / оксиды азота, 0,3%) |
углеродистой стали |
HNO3разб. |
из коррозионностойкой |
|
нержавеющей стали |
H2SO4 100% (Тзам. 10,3ºС), олеум |
с котлом из нержавеющей стали с |
|
обогревательным устройством |
H2SO4 разб., аккумуляторная (30- |
сернокислотные стальные |
39%) |
|
Перевозка солей
В крытых вагонах в бумажных или полиэтиленовых мешках или специальных контейнерах
Нельзя рядом располагать цистерны и вагоны с веществами, которые энергично взаимодействуют друг с другом
Соли вызывают коррозию стальных вагонов. Защита – полимерные покрытия, стеклоткани
Опасность воспламенения, взрыва:
KClO3 KCl KClO4 KClO4 KCl 2O2
NH4 NO3 N2 1/ 2O2 2H2O
Элемент Даниэля–Якоби
Электрод, на котором происходит процесс окисления – анод
Zn0 – 2e– → Zn2+
Электрод, на котором происходит процесс восстановления – катод
Cu2+ + 2e– → Cu0
CuSO4 + Zn → ZnSO4 + Cu
Электрохимическая цепь
ГАЛЬВАНИЧЕСКИЙ ЭЛЕМЕНТ
(ОВР протекает самопроизвольно)
A(–) Zn | ZnSO4(C1) || CuSO4(C2) | Cu (+)K
ЭЛЕКТРОЛИТИЧЕСКАЯ ЯЧЕЙКА
(ОВР идет в направлении, противоположном самопроизвольному)
A(+) Cu | CuSO4(C1) || ZnSO4(C2) | Zn (–)K
Химический
источник
тока
Электролиз
Измерение ЭДС цепи
E = К – А = Ox – Red
Электродвижущая сила (ЭДС) – максимальная работа, совершаемая электрохимической цепью при перемещении единичного (–)-заряда по внешней цепи от анода к катоду.
Аэ/х = Q∙E = n∙e∙NA∙E
Аэ/х = n∙F∙E
F – постоянная Фарадея, 96500 Кл/моль
Стандартный водородный электрод
(р=1 атм) H2, Pt | H+ (a=1) 2H+ + 2e– → H2
0 (H+/H2) = 0 В
(р=1) H2, Pt | H+ (a=1) || Ox (a=1) | Red (a=1)
0 (Ox/Red) > 0 ОВР идет самопроизвольно в прямом направлении
0 (Ox/Red) < 0 ОВР идет самопроизвольно в обратном направлении
Направление протекания ОВР
G = – Аэ/х = – n∙F∙E
∆G < 0, E > 0 самопроизвольная реакция
∆G > 0, E < 0 самопроизвольно протекает обратная реакция
∆G = 0, E = 0 равновесие