Опыт 3. Внутримолекулярные окислительно-восстановительные реакции.
а ) Разложение дихромата аммония.
Выполнение работы.В фарфоровую чашку поместить горкой несколько микрошпателей кристаллического дихромата аммония ((NH4)2Cr2O7). В вершину горки вставить кусочек ленты магния и зажечь её. Через несколько секунд наблюдать бурное разложение соли: (NH4)2Cr2O7 → Cr2O3 + N2 + 4H2O.
Зеленые окатыши представляют собой Cr2O3 - оксид хрома (III). Атомы, какого элемента являлись окислителями? Восстановителями? Как изменилась степень их окисления?
Опыт 4. Окислительные и восстановительные свойства соединений олова (II) Выполнение работы. Внести в пробирку 3 каплираствора (FeCl3) хлорида железа(III) и 3 капли раствора (K3[Fe(CN)6]) гексацианоферрата (III) калия. Отметить окраску раствора и добавлять к нему по капелям раствор (SnCl2) хлорида олова (II) до образования осадка. Окрашивание раствора в интенсивно синий цвет обусловлено появлением ионов Fe2+, образующих с K3[Fe(CN)6] синий осадок. Хлорид олова (II) при этом переходит в хлорид олова (IV).
FeCl3 + SnCl2 → FeCl2 + SnCl4 (уравняйте методом электронного баланса); 3FeCl2 + 2K3[Fe(CN)6 ] → Fe3[Fe(CN)6]2 + 6KCl.
Окислителем или восстановителем является ион Sn2+ в этой реакции?
В другую пробирку внести кусочек цинка и 5 капель раствора хлорида олова (II), наблюдать на поверхности цинка образование блестящих кристалликов олова. Написать уравнение реакции взаимодействия хлорида олова (II) с цинком, коэффициенты подобрать методом электронного баланса. Окислителем или восстановителем является ион Sn2+ в этой реакции?
|
|
|
ЭЛЕКТРОЛИЗ
Окислительно-восстановительные процессы, протекающие под действием постоянного электрического тока на электродах, погруженных в раствор или расплав электролита, называют электролизом.
При электролизе следует различать два параллельных процесса: на катоде происходит прием электронов ионами, т.е. их восстановление, на аноде происходит отдача электронов ионами, т.е. их окисление.
Электролиз расплавов электролитов(анод инертный)
Пример. В расплаве йодида калия при прохождении через него постоянного электрического тока протекают следующие процессы:
1. В расплаве йодид калия распадается на ионы:
KI ↔ K++ I−
2. Под действием постоянного электрического тока катионы будут передвигаться к катоду, и принимать электроны, а анионы к аноду и отдавать электроны:
Катод (-)K: K++ e → K (восстановление)
Анод (+)A: 2I−−2e → I2 (окисление)
3.Суммируем уравнения процессов, протекающих на электродах. При этом необходимо учитывать, что число электронов отданных восстановителем должно равняться числу электронов принятых окислителем.
|
|
|
Катод (-)K: K++ e → K │ 2
Анод (+)A: 2I−−2e → I2 │ 1
2K++ 2I−→ 2K + I2
4. Перепишем уравнение в молекулярном виде:
2KI → 2K + I2
Электролиз водных растворов электролитов.
При электролизе водных растворов электролитов катодные и анодные процессы протекают сложнее, так как в этих процессах принимают участие ионы воды, которые восстанавливаются на катоде:
2H2O + 2e = H2 + 2OH−
и окисляются на аноде: 2H2O − 4e = O2 + 4H+.
Для определения порядка протекания окислительно-восстановительных процессов на электродах при электролизе водных растворов электролитов можно руководствоваться следующими правилами.
Для процессов на катоде
1. В первую очередь восстанавливаются катионы металлов, обладающих электродным потенциалом большим, чем у водорода, в порядке уменьшения стандартного потенциала (Ео). (-)K:Cu2++2e → Cu0
2. Катионы металлов с маленьким значением стандартного потенциала (от Li+и по Al3+включительно) не восстанавливаются на катоде, а вместо них восстанавливаются молекулы воды (в кислой среде – ионы водорода Н+).
|
|
|
(-) K: 2H2O +2e→ H2 + 2OH−;
(-) K: 2H+ + 2e → H2.
3. Катионы металлов, имеющих Ео меньший, чем у водорода, но больший, чем у алюминия, восстанавливаются одновременно с молекулами воды
(-)K:2H2O +2e→ H2 + 2OH−;.
Mn2+ + 2e → Mno.
Процессы на аноде
Характер окислительных процессов на аноде зависит от материала электродов. Различают нерастворимые (инертные) и растворимые (активные) электроды.
При использовании инертных электродов:
1. В первую очередь окисляются простые анионы в порядке возрастания их Ео, не превышающих +1,5 В (S2−, I−, Br−, Cl−):
(+) А: S2− − 2е = S
2. При электролизе водных растворов, содержащих анионы кислородсодержащих кислот (CO32−, NO3− , NO2−, SO42−, SO32−, PO43− и др.), на аноде окисляются не эти ионы, а молекулы воды: (+)А: 2H2O − 4e = O2 + 4H+.
3. В щелочных растворах на аноде окисляются гидроксид-ионы (ОН−)
4ОН−− 4e = О2 + 2Н2О
Пример 1. Составить уравнение электролиза водного раствора йодида калия (анод инертный)
Решение.В расплаве йодид калия распадается на ионы:
KI ↔ K+ + I−
Под действием тока ионы йода будут передвигаться к аноду и окисляться:
Анод (+)A: 2I−−2e = I2 ,
Ионы калия будут накапливаться у катода, однако восстанавливаться будет вода, так как калий в электрохимическом ряду активностей металлов стоит до алюминия:
|
|
|
Катод (-) К 2H2O + 2e = H2 + 2OH−.
Суммируя уравнения процессов, протекающих на электродах:
Анод (+)A: 2I−−2e = I2 │1
Катод (-)К: 2H2O + 2e = H2 + 2OH−│1
--------------------------------------------------
2I−+2H2O → I2 + H2 + 2OH−.
Записываем ионное уравнение: 2K++2I−+2H2O → I2 + H2+ 2K+ + 2OH−.
Переписываем уравнение в молекулярной форме:
2KI −+ 2H2O → I2 + H2+ 2KOH..
Пример 2.Составить уравнение электролиза водного раствора нитрата серебра (AgNO3) с инертным анодом.
Решение: При растворении в воде нитрат серебра распадается на ионы:
AgNO3↔ Ag+ +NO3−.
При электролизе водных растворов солей кислородсодержащих кислот на аноде будет окисляться вода:
: (+) А: 2H2O − 4e = O2 + 4H+.
Ионы серебра будут перемещаться к катоду и восстанавливаться:
(−) К: Ag+ + 1е = Ag.
Суммируем уравнения процессов, протекающих на электродах:
: (+)А: 2H2O − 4e = O2 + 4H+│1
(−) К: Ag+ + 1е = Ag. │4
--------------------------------------------
2H2O + 4 Ag+→ O2 + 4H+ + 4Ag.
Записываем уравнение в полной ионной форме:
2H2O +4 Ag+ + 4 NO3− → O2 + 4H+ + 4Ag + 4 NO3−.
Переписываем уравнение в молекулярной форме:
2H2O + 4 AgNO3 → O2 + 4Ag + 4HNO3.
Лабораторная работа №8
Электролиз (ВР)
Дата добавления: 2018-05-30; просмотров: 345; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!