- •Окислительно-восстановительные процессы
- •Введение
- •1 Теоретическая часть
- •Классификация химических реакций
- •Определение степени окисления элементов в соединениях
- •1.3 Окислительно-восстановительные свойства элементов
- •1.4 Подбор коэффициентов в окислительно-восстановительных реакциях
- •1.5 Зависимость реакций окисления-восстановления от среды
- •1.6 Направление протекания окислительно-
- •1.7 Гальванический элемент Даниеля-Якоби
- •1.8 Стандартный водородный электрод. Стандартные
- •1.9 Уравнение Нернста
- •1.10 Электролиз
- •1.10.1 Законы электролиза (м. Фарадей)
- •1.11 Коррозия металлов
- •1.11.1 Электрохимическая коррозия
- •2 Экспериментальная часть
- •3 Техника безопасности
- •4 Контрольные вопросы для допуска к лабораторной работе
- •5 Карточки для защиты лабораторной работы
- •5.2 Основные понятия и определения
- •5.3 Подготовка к лабораторному занятию
- •Приложение а Стандартные потенциалы металлических и газовых электродов
- •Приложение б Стандартные потенциалы окислительно-восстановительных пар
- •Окислително- восстановительный потенциал – потенциал, устанавливающийся в условиях равновесия электродной реакции.
- •Реакции диспропорционирования – реакции самоокисления и самовосстановления:
- •Сферолиты – игольчатые образования, радиально расходящиеся из одного центра.
- •Электрон-донорно-акцепторные реакции – окислительно-восстановительные реакции.
- •Приложение г Тесты по теме "Окислительно-восстановительные процессы"
- •Литература
- •Приложение г Тесты по теме "Окислительно- восстановительные процессы",,…………………………………...52
Приложение б Стандартные потенциалы окислительно-восстановительных пар
ox / red |
Eo ° , среда |
Ag+ / Ag |
+0,80 к |
[Ag(CN)2]- / Ag, CN- |
-0,43 щ |
Al3+/ Al |
-1,70 к |
Al(OH)3 / Al |
-1,49 н (pH=6) |
[Al(OH)4]- / Al |
-2,34 щ |
At2 / At- |
+0,20 к, щ |
Au3+ / Au |
+1,50 к |
[Au(CN)2]- / Au, CN- |
-0,76 щ |
Be2+ / Be |
-1,85 к |
[Be(OH)4]2- / Be |
-2,52 щ |
Bi3+ / Bi |
+0,32 к |
Bi(OH)3 / Bi |
-0,38 щ |
Br2 / Br- |
+1,09 к, щ |
BrO- / Br2 |
+0,43 щ |
BrO3 -/ Br2 |
+1,51 к |
BrO3- / Br2 |
+0,52 щ |
CH3CHO/ C2H5OH |
+0,19 к |
CO2 / H2C2O4 |
- 0,47 к |
Ca2+/ Ca |
- 2,86 к |
Cd2+/ Cd |
- 0,40 к |
Cl2 / Cl- |
+1,40 к, щ |
ClO- / Cl2 |
+0,48 щ |
ClO- / Cl2 |
+2,14 к |
ClO3- / ClO- |
+0,48 щ |
ClO3- / Cl2 |
+0,48 щ |
ClO3- / Cl2 |
+1,47 к |
ClO4- / ClO3- |
+1,19 к |
Co3+ / Co2+ |
+1,38 к |
CoO(OH) / Co(OH)2 |
+0,19 щ |
Cr3+ / Cr2+ |
-0,41 к |
Cr(OH)3 / Cr(OH)2 |
-1,18 щ |
CrO42- / [Cr(OH)6]3- |
-0,17 щ |
Cr2O72- / Cr3+ |
+1,33 к |
Cu2+/ Cu |
+0,34 к |
Cu2+ / Cu2O |
+0,21 к |
Cu2+, Br- / CuBr |
+0,66 к |
Cu2+, CN- / [Cu(CN)2]- |
+1,11 щ |
Cu2+, Cl- / CuCl |
+0,55 к |
Cu2+, Cl- / [CuCl2]- |
+0,49 к |
Cu2+, I- / CuI |
+0,86 к |
Cu2+, I- / [CuI2]- |
+0,69 к |
[Cu(NH3)2]+ / Cu, NH3 |
-0,12 щ |
[Cu(NH3)4]2+ / Cu, NH3 |
-0,07 щ |
Cu2O / Cu |
+0,47 к |
Cu2O / Cu |
-0,37 щ |
Fe2+ / Fe |
-0,44 к |
Fe3+ / Fe2+ |
+0,77 к |
FeO(OH) / Fe(OH)2 |
-0,67 щ |
F2 / F- |
+2,87 щ |
F2 / HF |
+3,09 к |
H+ / H2 |
± 0,00 к |
H+ / H2 |
-0,42 н (pH=7) |
H2O / H2 |
-0,83 щ |
H2, Ca2+ / CaH2 |
-2,16 к |
HBrO / Br2 |
+1,57 к |
HClO / Cl2 |
+1,63 к |
HO2- / OH- |
+0,88 щ |
H2O2 / H2O |
+1,76 к |
H2O2 / OH- |
+0,94 щ |
H3PO4 / H(PH2O2) |
-0,39 к |
H3PO4 / H2(PHO3) |
-0,28 к |
H3PO4 / P |
-0,38 к |
HSO3- / S |
+0,48 к |
Hg2+/ Hg |
+0,85 к |
HgCl2 / Hg2Cl2, Cl- |
+0,66 к |
Hg2Cl2 / Hg, Cl- |
+0,27 к |
[HgI4]2- /Hg, I- |
-0,04 к |
[I(I)2]- / I- |
+0,54 к, щ |
I2 / I- |
+0,54 к, щ |
IO3- / I- |
+1,08 к |
IO3- / I- |
+0,25 щ |
IO3- / I2 |
+1,19 к |
IO3- / I2 |
+0,20 щ |
Mg2+/ Mg |
-2,37 к |
Mg(OH)2 / Mg |
-2,69 щ |
MnO(OH)/Mn(OH)2 |
+0,17 щ |
MnO2 / Mn2+ |
+1,24 к |
MnO4- / MnO2 |
+0,62 н (pH=8) |
MnO4- / MnO2 |
+1,73 н (pH=6) |
MnO4- / MnO42- |
+0,56 щ |
MnO4- / Mn2+ |
+1,53 к |
N2 / NH4+ |
+0,27 к |
N2 / N2H5+ |
-0,23 к |
N2 / NH3 . H2O |
-0,74 щ |
N2 / N2H4 . H2O |
-1,12 щ |
N2 / NH3OH+ |
-1,87 к |
N2 / NH2OH . H2O |
-3,04 щ |
NO2- / NO |
+1,20 к |
NO2- / NO |
-0,45 щ |
NO2- / N2O |
+0,16 щ |
NO3- / HNO2 |
+0,93 к |
NO3- / NO2- |
+0,01 щ |
NO3- / NH3 . H2O |
-0,12 щ |
NO3- / NH4+ |
+0,88 к |
NO3- / NO |
+0,96 к |
NO3- / NO2 |
+0,77 к |
Na+/ Na |
-2,71 к, щ |
Na2O2 / H2O, Na+ |
+2,86 к |
Na2O2 / OH- , Na+ |
+1,20 щ |
NaBiO3 /Bi(OH)3, Na+ |
+0,37 щ |
NaBiO3 / Bi3+, Na+ |
+1,81 к |
Ni2+ / Ni |
-0,23 к |
NiO(OH) / Ni2+ |
+2,25 к |
NiO(OH) / Ni(OH)2 |
+0,78 щ |
O2 / HO2- |
-0,08 щ |
O2 / H2O |
+1,23 к |
O2 / H2O2 |
+0,69 к |
O2 / H2O2 |
-0,13 щ |
Pb2+ / Pb |
-0,13 к |
PbO2 / Pb2+ |
+1,46 к |
PbO2 / [Pb(OH)3]- |
+0,19 щ |
(Pb2IIPbIV)O4 / Pb2+ |
+2,16 к |
S / H2S |
+0,14 к |
S / S2- |
-0,44 щ |
SO2 / S |
+0,45 к |
SO2 / SO3S2- |
+0,39 к |
SO32- / S |
-0,66 щ |
SO32- / S |
+0,58 к |
SO32- / SO3S2- |
-0,59 щ |
SO42- / H2S |
+0,31 к |
SO42- / S |
+0,35 к |
SO42- / S |
-0,75 щ |
SO42- / S2- |
+0,15 к |
SO42- / S2- |
-0,67 щ |
SO42- / SO2 |
+0,16 к |
SO42- / SO2 |
-1,50 щ |
SO42- / SO32- |
-0,93 щ |
SO42- / SO32- |
-0,10 к |
SO42- / SO3S2- |
+0,28 к |
SO42- , Cu2+ / CuS |
+0,42 к |
SO42- , Fe3+ / FeS |
+0,33 к |
S4O62- / SO3S2- |
+0,02 н |
S2O6(O2)2- / SO42- |
+1,96 к |
SO3S2- / S |
+0,51 к |
Sn2+/ Sn |
-0,14 к |
[SnCl3]- / Sn, Cl- |
-0,20 к |
[SnCl6]2- / [SnCl3]- |
+0,14 к |
SnO2/ Sn |
-0,12 к |
[Sn(OH)3]- / Sn |
-0,90 щ |
[Sn(OH)6]2- / [Sn(OH)3]- |
-0,96щ |
Tl3+ / Tl+ |
+1,28 к |
Zn2+ / Zn |
-0,76 к |
[Zn(NH3)4]2+ / Zn, NH3 |
-1,03щ |
[Zn(OH)4]2- / Zn |
-1,26 щ |
Примечания:
1) Eo; водный раствор, 25 оС
2) "к" -- кислотная среда; "н" -- нейтральная среда; "щ" -- щелочная среда; "ox" -- окисленная форма; "red" -- восстановленная форма
ПРИЛОЖЕНИЕ В
Основные термины и определения
Аккумуляторы – устройства, в которых электрическая энергия превращается в хмическую, а химическая снова в электрическую.
Анод – элекитрод, на котором идет процесс окисления.
Анодирование–электрохимическое оксидирование алюминия.
Анодные процессы – процессы окисления в электрохимии.
Водородная шкала потенциалов – это таблица потенциалов, в которой положительные потенциалы записаны ниже нуля, а отрицательные по возрастанию абсолютной величины вверх.
Воронение – процесс нанесения на сталь оксидных пленок (FexOy).
Восстановитель – вещество, отдающее свои электроны в процессе реакции.
Восстановительный потенциал – это стандартный электродный потенциал, т. е. отнесенный к 1 моль/л вещества, при t=25 0С и давлении 1 атм.
Второй закон Фарадея – массы прореагировавших на электродах веществ при постоянном количестве электричества относятся друг к другу как молярные массы их эквивалентов.
Газовая полимеризация – полимеризация, при которой мономер находится в газовой фазе, а полимерные продукты – в жидком или твердом состоянии.
Гальванический элемент – устройство, преобразующее химическую энергию заключенных в нем реагентов в электрическую.
Ингибитор – вещество, замедляющее химические реакции.
Катод – электрод, на котором идут процессы восстановления.
Катодные процессы – процессы восстановления в электрохимии.
Каландирование – обработка полимеров на каландрах, состоящих из двух и более валков, расположенных параллельно и вращающихся навстречу друг другу.
Клеи – композиции, способные соединять различные материалы вследствие образования прочных связей между их поверхностями и клеевой прослойкой.
Композиты – материалы, полученные объемным сочетанием химически разнородных компонентов при сохранении границы раздела между ними.
Коррозия – это разрушение металла в результате его физико-химического взаимодействия с окружающей средой.
Лаки – растворы пленкообразующих веществ в органических растворителях.
Лакокрасочные покрытия – защитные покрытия металлов от коррозии при помощи красок, представляющих собой смесь нерастворимых пигментов, взвешенных в однородном органическом связующем и при помощи лаков, состоящих из смеси смолы или высыхающего масла с летучим растворителем.
Легирование металлов – введение в состав сплавов компонентов, вызывающих пассивность металла (Cr, Ni, W и др.).
Линейчатые полимеры – полимеры, которые образуются при полимеризации мономеров или линейной поликонденсации, не имеющие разветвленной структуры.
Местная коррозия – это коррозия, которая сосредоточена на отдельных участках и проявляется в виде точек, язв или пятен, проникает в глубину.
Металлизация – способ получения металлических покрытий на различных сооружениях (мосты, детали судов, большие баки): расплавленный металл с помощью струи сжатого воздуха наносится на защищаемую поверхность.
Металлические покрытия – слой, искусственно создаваемый на поверхности металлических изделии и сооружении для предохранения их от коррозии. Материалами для металлических покрытии служат как чистые металлы (Zn, Cd, Ni, Cu, Al) так и их сплавы (бронза, латунь).
Общая (равномерная) коррозия – это коррозия, которая распределяется более или менее равномерно по всей поверхности металла.