Контрольні питання та вправи
1. Які реакції називаються окисно-відновними?
2. Вкажіть типи окисно-відновних реакцій.
3. Які речовини в окисно-відновних реакціях називаються відновниками, а які – окисниками?
4. Визначте ступінь окиснення Сr в наступних сполуках: К2СrО4, Сr2О3, Fе(СrО2)2, К2Сr2О7, Сr2(SО4)3
5. Укажіть, які з приведених процесів являють собою окиснення, а які – відновлення:
S → SO42–; S → S 2–; Sn → Sn 4+; К → К +; Вr2 → 2Вr–; 2Н+ → Н2; Н2 → 2Н–; СI – → СIО3–; V2+ → VO33–; IО3– → I2; МnО4 – → МnО4 2–.
6. Які з приведених реакцій відносяться до реакцій міжмолекулярного окиснення-відновлення, до реакцій внутрімолекулярного окиснення-відновлення і до реакцій диспропорціонування?
а) 4 КМnО4 + 4 КОН = 4 К2МnО4 + О2 + 2 Н2О; б) Н2SО4 + 2 Н2S = 3 S + 3 Н2О;
в) NН4NО2 = N2 + 3 Н2О; д) 2 Н2О2 = О2 + 2 Н2О; г) 4 Р + 3 КОН + 3 Н2О = РН3 + 3 КН2РО2;
е) 2 КМnО4 + 3 МnSО4 + 4 Н2О = 5 МnО2 + К2SО4+ 2Н2SО4.
7. Методом електронного балансу зрівняйте рівняння реакцій:
1) As + HNO3 + H2O H3AsO3 + NO
2) KI + KNO2 + H2SO4 I2 + NO + K2SO4 + H2O
3) Sb + HNO3 + HCl SbCl3 + NO + H2O
4) C + K2Cr2O7 + H2SO4 CO2 + Cr2(SO4)3 + K2SO4 + H2O
5) H2S + K2Cr2O7 + H2SO4 S + Cr2(SO4)3 + K2SO4 + H2O
6) SnSO4 + K2Cr2O7 + H2SO4 Sn(SO4)2 + Cr2(SO4)3 + K2SO4 + H2O
7) PH3 + KMnO4 + H2SO4 H3PO4 + MnSO4 + K2SO4 + H2O
8) HNO2 + KMnO4 + H2SO4 HNO3 + MnSO4 + K2SO4 + H2O
9) MnO2 + KClO3 + KOH K2MnO4 + KCl + H2O
10) Al + KClO4 + H2SO4 Al2 (SO4)3 + KCl + H2O
Лабораторна робота № 7 гальванічні елементи
Теоретична частина. У гальванічних елементах окисно-відновні реакції протікають на поверхні електродів. Процеси окиснення і відновлення просторово розділені. Окиснення протікає на аноді, відновлення – на катоді. У гальванічному елементі анодом є електрод, потенціал якого менший, ніж потенціал катода. Анод має заряд “–“, катод – заряд “+”.
Величина
електродного потенціалу для металічних
електродів залежить від природи металу,
концентрації його йонів у розчині
електроліту та температури і обчислюється
за рівнянням
Нернста: 
де
0 – стандартний
електродний потенціал; R – універсальна
газова стала, R = 8,314 Дж/(К·моль); T –
абсолютна температура, К; z – заряд йону
металу; F – стала Фарадея, F = 96500 Кл/моль;
CМеz+
-
концентрація йонів металу в розчині,
моль/л.
При
Т = 298 К
рівняння
Нернста
має вигляд:
= 0+
Гальванічний елемент – пристрій, в якому хімічна енергія окисно-відновної реакції перетворюється на електричну. Гальванічний елемент складається із двох електродів – анода і катода, занурених у розчин або розплав електроліту, електролітичного ключа (сольовий місток) і зовнішньої схеми (металічні провідники та вимірювач напруги чи сили струму).
Електрорушійна сила (ЕРС) процесу для гальванічного елементу визначається як різниця між потенціалами катода Ек і анода Еа: ЕРС = к – а.
Прикладом гальванічного елемента є мідно-цинковий елемент Данієля-Якобі, що складається з цинкової та мідної пластинок, занурених в розчини цинк і купрум (ІІ) сульфатів з молярними концентраціями 1 моль/л (рис. 1).
Цинковий електрод є анодом, на якому проходить окиснення цинку: Zno = Zn2+ + 2ē. Мідний електрод – катод, на якому проходить відновлення йонів міді з розчину: Cu2+ + 2ē = Cuo
Сумарне рівняння процесу в йонному вигляді: Zno + Cu2+ = Cuo + Zn2+,
або в молекулярній формі: Zn + CuSO4 = Cu + ZnSO4
Схематичний запис гальванічного елемента: (–) Zn ZnSO4 CuSO4 Cu (+).
За стандартних умов ЕРС гальванічного елемента:
Рис. 2. Схема гальванічного елемента Даніеля – Якобі
Дослід №1. Складання різних гальванічних елементів
Ni/NiSO4//CuSO4/Сu Zn/Zn SO4//CuSO4/Сu
Cd/CdSO4//CuSO4/Сu Zn/ZnSO4//NiSO4/Ni
Студенти, що працюють за одним столом, збирають один гальванічний елемент. Для цього в склянки наливають відповідні розчини і закривають їх кришкою, в яку вставляють електроди і електролітичний місток. Кожен електрод занурений у розчин своєї солі. Електроди підключають до вольтметра і відзначають його показання. Записати рівняння анодного і катодного процесів і розрахувати значення ЕРС, використовуючи таблицю стандартних електродних потенціалів. Порівняти теоретичне значення ЕРС з експериментальним. Записати рівняння електродних процесів для інших гальванічних елементів, розрахувати ЕРС.
_____________________________________________________________________________________
_____________________________________________________________________________________
__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
_____________________________________________________________________________________
Таблиця 12
|
Гальванічний елемент |
Значення ЕРС |
Похибка, % | |
|
теоретичне |
експериментальне | ||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Дослід № 2. Визначити напрямок окисно-відновної реакції:
Сr(NО3)3 + К2SО4 + I2 + H2O = К2Сr2О7 + КI + Н2SО4 + КNО3
А) Внести в пробірку по 2 краплі хром (III) нітрату і калій сульфату і додати до них 1 – 2 краплі йодної води. Чи відбувається окиснення хрому (III) йодом, що повинно супроводжуватися знебарвленням йоду?
_____________________________________________________________________________________
_____________________________________________________________________________________
_____________________________________________________________________________________
_____________________________________________________________________________________
_____________________________________________________________________________________
Б) В іншу пробірку внести по декілька крапель розчину калій дихромату і сульфатної кислоти, потім додати 3 – 4 краплі калій йодиду. Чому розчин забарвився в коричневий колір? У прямому чи зворотному напрямку протікає дана окисно-відновна реакція?
_____________________________________________________________________________________
_____________________________________________________________________________________
_____________________________________________________________________________________
_____________________________________________________________________________________