Основы химии - Методичка

Министерство образования РФ Череповецкий Государственный Университет Инженерно-технический институт Кафедра химии Основы химии Череповец 2000 Практикум содержит теоретический материал, описание экспериментальных установок, приборов и реактивов, порядок выполнения работ, алгоритмы обработки экспериментальных данных, вопросы для контроля знаний. Содержание и объем практикума соответствует государственному стандарту дисциплины Химия для инженерно-технических специальностей вузов. Работа № 8 составлена С.А. Утенковой, Г.А. Котенко, работа № 9 - О.А. Калько, Н.В. Куниной, работа № 10 - О.А. Калько, Г.А. Котенко, работа № 11 - О.А. Калько. ОКИСЛИТЕЛЬНО-ВОССТАНОВИТЕЛЬНЫЕ РЕАКЦИИ 1. Цель работы: Формирование навыков составления уравнений окислительно-восстановительных реакций, расчета эквивалентных масс окислителя и восстановителя, определения направления протекания окислительно-восстановительных реакций. 2. Основные теоретические положения Степень окисления Степень окисления элемента в соединении - это число электронов, смещенных от атома данного элемента к другим атомам (положительная степень окисления) или от других атомов к атому данного элемента (отрицательная степень окисления). Например: СО - , заряд иона СО2 , РО . окислительный гальванический электролиз коррозия Большинство элементов проявляют переменную степень окисления. В соединениях с неполярными связями, в металлах, а также в простых веществах степень окисления равна нулю (N , Fe0,Mn0, S0,C0). Пример: а) вещество H3AsO4 СО элементов: 1·х - 2 тогда 1·3 х (-2)·4 = 0 ® х = 5, таким образом СО мышьяка в данном соединении 5; б) ион Cr2O72 - СО элементов: х - 2, тогда х·2 (-2)·7 = - 2 ® х = 6, таким образом СО хрома в данном ионе равна 6; Окислительно-восстановительные реакции (ОВР) ОВР называются такие процессы, в результате которых изменяется СО одного или нескольких элементов, входящих в состав исходных реагирующих веществ. В общем виде это выглядит так: Например: В данной реакции свинец повышает свою СО, окисляется и является восстановителем. Ионно-электронного баланса (метод полуреакций); 2. Метод ионно-электронного баланса применяется, если ОВР протекает в растворе. Число атомов водорода и кислорода в водных растворах балансируют при помощи Н2О, Н , ОН-: а) если исходный ион или молекула содержит больше атомов кислорода, чем продукт реакции, то - в кислой среде избыток атомов кислорода связывается ионами Н в молекулы Н2О, - в нейтральной или щелочной среде - молекулами Н2О в группы ОН-; б) если исходный ион или молекула содержит меньше атомов кислорода, чем продукт реакции, то - в кислой и нейтральной среде недостаток атомов кислорода компенсируется молекулами Н2О с образованием Н , - в щелочной среде - за счет ионов ОН- с образованием молекулы Н2О. Для окислительно-восстановительных реакций: , Где n - число электронов, участвующих в реакции; F - число Фарадея, 96480 Кл/моль-экв; Е0 - электродвижущая сила процесса. 2. Окисление сульфата хрома(III) пероксидом водорода. Вычислить ЭДС и определить направление протекания реакции: a) Fe2 ClO3- Н « Fe3 Сl- Н2O Е0 (Fe3 /Fe2 ) = 0,77B Е0 (СlO3- 6Н /Сl- 3Н2О) = 1,45В б) JO3- SO32 - Н « J2 SO42 - Н2O Е0 (SO42 - H2O/ SO32 - 2OH-) = -0,93В E0 (2JO3- 12H /J2 6H2O) = 1,19В b) NO3- Fe2 H « NO Fe3 H2O Е0 (NO3- 4H /NO 2H2O) = 0,96 В Е0 (Fe3 /Fe2 ) = 0,77B 8. Основные теоретические положения Химическими источниками тока (ХИТ) называются устройства, служащие для преобразования энергии химических реакций в электрическую энергию.