- •Министерство образования и науки украины
- •Атомно - молекулярное учение. Основные понятия и законы химии.
- •Расчет относительных молекулярных и молярных масс веществ
- •Расчеты эквивалентов и молярных масс эквивалентов элементов
- •Стехиометрические расчеты по химическим уравнениям
- •Строение|стройка| атомов и свойства элементов
- •Электронные формулы
- •Правила, на основе|основании| которых|каких| составляют|сдают| электронные формулы
- •Составление|сдает| электронных формул
- •Информативность электронных формул
- •3. Химический характер элемента ( металл, неметалл )
- •4. Состав|склад| и свойства соединений элементов.
- •Х и м и ч е с к а я с в я з ь |с|| и с в о й с т в а в е щ е с т в
- •Типы химических связей:
- •Ковалентная связь.
- •Ионная связь.
- •Металлическая связь.
- •Классификация неорганических соединений
- •Оксиды|оксид|
- •Основные оксиды -
- •Кислотные оксиды -
- •Гидроксиды
- •Основания|основание|
- •Кислоты
- •Амфотерные гидроксиды
- •Средние соли
- •Основные соли
- •Кислые соли
- •Основные закономерности протекания химических реакций
- •Энергетика химических реакций
- •2. Химическая кинетика
- •Факторы, которые|какие| влияют на скорость реакции
- •Температура
- •Правило Вант – Гоффа
- •Концентрация реагентов
- •Химическое равновесие
- •Дисперсные системы и растворы
- •Энергетические явления при растворении.
- •Растворимость
- •Способы выражения концентрации растворов массовые
- •Объемные
- •Свойства разбавленных растворов неелектролитов|
- •Законы Рауля.
- •Растворы электролитов
- •Количественные характеристики процесса диссоциации.
- •Неорганические соединения как электролиты
- •Амфотерные гидроксиды
- •Формы содержания |содержания| воды в веществах
- •Физические свойства воды
- •Вода как электролит
- •Жесткость в о д ы
- •Гидролиз солей
- •Электролитическая диссоциация комплексных соединений
- •Номенклатура комплексных соединений
- •Способы получения комплексных соединений
- •Комплексные соединения в природе и технологии
- •Составление уравнений окислительно - восстановительных реакций методом электронного баланса.
- •Распространение и значение окислительно|окисный| – восстановительных реакций.
- •Э л е к т р о х и м и я
- •Основные понятия электрохимии
- •Г а л ь в а н и ч е с к и е е л е м е н т и –
- •Электрохимический ряд напряжения металлов (стандартные электродные потенциалы при 250с)
- •К о р р оз и я м е т а л л о в
- •Средства борьбы с коррозией.
- •Э л е к т р о л и з
- •Применение электролиза:
- •Министерство образования и науки украины
- •Атомно - молекулярное учение. Основные понятия и законы химии.
- •Расчет относительных молекулярных и молярных масс веществ
- •Расчеты эквивалентов и молярных масс эквивалентов элементов
- •Стехиометрические расчеты по химическим уравнениям
- •Строение|стройка| атомов и свойства элементов
- •Электронные формулы
- •Правила, на основе|основании| которых|каких| составляют|сдают| электронные формулы
- •Составление|сдает| электронных формул
- •Информативность электронных формул
- •3. Химический характер элемента ( металл, неметалл )
- •4. Состав|склад| и свойства соединений элементов.
- •Х и м и ч е с к а я с в я з ь |с|| и с в о й с т в а в е щ е с т в
- •Типы химических связей:
- •Ковалентная связь.
- •Ионная связь.
- •Металлическая связь.
- •Классификация неорганических соединений
- •Оксиды|оксид|
- •Основные оксиды -
- •Кислотные оксиды -
- •Гидроксиды
- •Основания|основание|
- •Кислоты
- •Амфотерные гидроксиды
- •Средние соли
- •Основные соли
- •Кислые соли
- •Основные закономерности протекания химических реакций
- •Энергетика химических реакций
- •2. Химическая кинетика
- •Факторы, которые|какие| влияют на скорость реакции
- •Температура
- •Правило Вант – Гоффа
- •Концентрация реагентов
- •Химическое равновесие
- •Дисперсные системы и растворы
- •Энергетические явления при растворении.
- •Растворимость
- •Способы выражения концентрации растворов массовые
- •Объемные
- •Свойства разбавленных растворов неелектролитов|
- •Законы Рауля.
- •Растворы электролитов
- •Количественные характеристики процесса диссоциации.
- •Неорганические соединения как электролиты
- •Амфотерные гидроксиды
- •Формы содержания |содержания| воды в веществах
- •Физические свойства воды
- •Вода как электролит
- •Жесткость в о д ы
- •Гидролиз солей
- •Электролитическая диссоциация комплексных соединений
- •Номенклатура комплексных соединений
- •Способы получения комплексных соединений
- •Комплексные соединения в природе и технологии
- •Составление уравнений окислительно - восстановительных реакций методом электронного баланса.
- •Распространение и значение окислительно|окисный| – восстановительных реакций.
- •Э л е к т р о х и м и я
- •Основные понятия электрохимии
- •Г а л ь в а н и ч е с к и е е л е м е н т и –
- •Электрохимический ряд напряжения металлов (стандартные электродные потенциалы при 250с)
- •К о р р оз и я м е т а л л о в
- •Средства борьбы с коррозией.
- •Э л е к т р о л и з
- •Применение электролиза:
- •Атомно - молекулярное учение. Основные понятия и законы химии.
- •Расчет относительных молекулярных и молярных масс веществ
- •Расчеты эквивалентов и молярных масс эквивалентов элементов
- •Стехиометрические расчеты по химическим уравнениям
- •Строение|стройка| атомов и свойства элементов
- •Электронные формулы
- •Правила, на основе|основании| которых|каких| составляют|сдают| электронные формулы
- •Составление|сдает| электронных формул
- •Информативность электронных формул
- •3. Химический характер элемента ( металл, неметалл )
- •4. Состав|склад| и свойства соединений элементов.
- •Х и м и ч е с к а я с в я з ь |с|| и с в о й с т в а в е щ е с т в
- •Типы химических связей:
- •Ковалентная связь.
- •Ионная связь.
- •Металлическая связь.
- •Классификация неорганических соединений
- •Оксиды|оксид|
- •Основные оксиды -
- •Кислотные оксиды -
- •Гидроксиды
- •Основания|основание|
- •Кислоты
- •Амфотерные гидроксиды
- •Средние соли
- •Основные соли
- •Кислые соли
- •Основные закономерности протекания химических реакций
- •Энергетика химических реакций
- •2. Химическая кинетика
- •Факторы, которые|какие| влияют на скорость реакции
- •Температура
- •Правило Вант – Гоффа
- •Концентрация реагентов
- •Химическое равновесие
- •Дисперсные системы и растворы
- •Энергетические явления при растворении.
- •Растворимость
- •Способы выражения концентрации растворов массовые
- •Объемные
- •Свойства разбавленных растворов неелектролитов|
- •Законы Рауля.
- •Растворы электролитов
- •Количественные характеристики процесса диссоциации.
- •Неорганические соединения как электролиты
- •Амфотерные гидроксиды
- •Формы содержания |содержания| воды в веществах
- •Физические свойства воды
- •Вода как электролит
- •Жесткость в о д ы
- •Гидролиз солей
- •Электролитическая диссоциация комплексных соединений
- •Номенклатура комплексных соединений
- •Способы получения комплексных соединений
- •Комплексные соединения в природе и технологии
- •Составление уравнений окислительно - восстановительных реакций методом электронного баланса.
- •Распространение и значение окислительно|окисный| – восстановительных реакций.
- •Э л е к т р о х и м и я
- •Основные понятия электрохимии
- •Г а л ь в а н и ч е с к и е е л е м е н т и –
- •Электрохимический ряд напряжения металлов (стандартные электродные потенциалы при 250с)
- •К о р р оз и я м е т а л л о в
- •Средства борьбы с коррозией.
- •Э л е к т р о л и з
- •Применение электролиза:
- •Министерство образования и науки украины
- •Атомно - молекулярное учение. Основные понятия и законы химии.
- •Расчет относительных молекулярных и молярных масс веществ
- •Расчеты эквивалентов и молярных масс эквивалентов элементов
- •Стехиометрические расчеты по химическим уравнениям
- •Строение|стройка| атомов и свойства элементов
- •Электронные формулы
- •Правила, на основе|основании| которых|каких| составляют|сдают| электронные формулы
- •Составление|сдает| электронных формул
- •Информативность электронных формул
- •3. Химический характер элемента ( металл, неметалл )
- •4. Состав|склад| и свойства соединений элементов.
- •Х и м и ч е с к а я с в я з ь |с|| и с в о й с т в а в е щ е с т в
- •Типы химических связей:
- •Ковалентная связь.
- •Ионная связь.
- •Металлическая связь.
- •Классификация неорганических соединений
- •Оксиды|оксид|
- •Основные оксиды -
- •Кислотные оксиды -
- •Гидроксиды
- •Основания|основание|
- •Кислоты
- •Амфотерные гидроксиды
- •Средние соли
- •Основные соли
- •Кислые соли
- •Основные закономерности протекания химических реакций
- •Энергетика химических реакций
- •2. Химическая кинетика
- •Факторы, которые|какие| влияют на скорость реакции
- •Температура
- •Правило Вант – Гоффа
- •Концентрация реагентов
- •Химическое равновесие
- •Дисперсные системы и растворы
- •Энергетические явления при растворении.
- •Растворимость
- •Способы выражения концентрации растворов массовые
- •Объемные
- •Свойства разбавленных растворов неелектролитов|
- •Законы Рауля.
- •Растворы электролитов
- •Количественные характеристики процесса диссоциации.
- •Неорганические соединения как электролиты
- •Амфотерные гидроксиды
- •Формы содержания |содержания| воды в веществах
- •Физические свойства воды
- •Вода как электролит
- •Жесткость в о д ы
- •Гидролиз солей
- •Электролитическая диссоциация комплексных соединений
- •Номенклатура комплексных соединений
- •Способы получения комплексных соединений
- •Комплексные соединения в природе и технологии
- •Составление уравнений окислительно - восстановительных реакций методом электронного баланса.
- •Распространение и значение окислительно|окисный| – восстановительных реакций.
- •Э л е к т р о х и м и я
- •Основные понятия электрохимии
- •Г а л ь в а н и ч е с к и е е л е м е н т и –
- •Электрохимический ряд напряжения металлов (стандартные электродные потенциалы при 250с)
- •К о р р оз и я м е т а л л о в
- •Средства борьбы с коррозией.
- •Э л е к т р о л и з
- •Применение электролиза:
Средства борьбы с коррозией.
1. Рациональное конструирование.
2. Изолирование металлических конструкций от агрессивных агентов:
а) эксплуатация металлических изделий в закрытых помещениях;
б) металлизация ( пульвилизатор|, накат);
в) химическая пассивация поверхности металла - нанесение на поверхность металла слоя оксида|оксида| или других коррозионно стойких соединений (воронение, нитрование, фосфотирование|);
г) нанесение масел|смазки| и лако-красочных | материалов.
3. Оптимизация состава окружающей среды.
4. Протекторная защита.
5. Легирование металлов.
6. Электрическая защита.
Э л е к т р о л и з
Электролиз - это совокупность окислительно - восстановительных процессов, которые происходят под действием постоянного электрического тока в системе, которая состоит из двух электродов (проводники I рода), погруженных в расплав или раствор электролита (проводник II рода).
При электролизе происходят процессы, обратные тем, которые происходили в гальваническом элементе:
1) в гальваническом элементе окислительно -|окисный| восстановительные реакции генерируют электрическую энергию, а при электролизе - электрический ток стимулирует ход окислительно|окисный| - восстановительной реакции.
2) при электролизе знак анода (+), катода ( -).
Но, как и в гальваническом элементе так и при электролизе на аноде происходит процесс окисления, а на катоде – процесс восстановления|восстановления|.
Характер процессов на электродах и состав продуктов в процессе электролиза зависит от:
а) материала анода, б|б|) состава|сдаю| электролита, в) от состояния|стана| электролита.
Анод – положительно заряженный электрод (+) может быть активным или инертным:
а) активный анод изготовляется из|с| металлов ( кроме Au| и Pt|);
б) инертный анод – графитовый или изготовленный из|с| Au| или Pt|.
Роль электролита могут исполнять вещества, в которых реализованный или ионный тип химической связи, или ковалентний полярный: оксиды металлов, соли, основания, кислоты.
Электролит может находиться в состоянии: а) расплава (t0); б) раствора (H2O)
На аноде происходит процесс окисления. При наличии в системе нескольких потенциальных восстановителей, процессы происходят поочередно. Критерием определения приоритетов| является значение электродных потенциалов окисления. Первым окисляется тот восстановитель, потенциал окисления которого наибольший.|какого|
Последовательность окисления на аноде вероятных восстановленных|восстановил| форм:
1. Металл анода в последовательности уменьшения потенциала окисления, увеличения потенциала восстановления Me+n ( кроме Au, Pt ) Ме0 → Me+n + ne,φокисл.
2. Анионы бескислородных кислотных остатков в последовательности :
S2-, I-, Br-, CI- ; 2CI- → CI2 + 2e
3. В зависимости от рН раствора: а) кислород из воды : 2H2O → O2 + 4H+ + 4e (рН<7);
б) кислород из ОН- ионов : 4ОН- → O2 + 2H2О + 4e (рН 7)
4. Анионы кислородсодержащих кислотных остатков: NO3-, SO42-, CO32- и другие, в растворах не окисляются.
Катод – отрицательно заряженный электрод (-). На катоде – происходит процесс восстановления электролита. При наличии в системе нескольких потенциальных окислителей в первую очередь восстанавливается тот из них, который имеет наибольшее значение потенциала восстановления.
Последовательность восстановления|восстановления| на катоде вероятных окисленных форм:
1. Расплавы ( вода отсутствует ): катионы металлов в последовательности Au+ ... Li+ по схеме Me+n + ne→ Ме0
2. Растворы ( присутствует вода): а) катионы металлов в последовательности Au+ ... Тi3+ (включительно) Me+n + ne→ Ме0
б) водород : 2H2O +2e → H2 + 2OH- (рН 7)
или 2H+ + 2e → H20 (рН<7)
Примеры|приклад|:
Электролиз расплава соли (электроды графитовые)
t0
СaCI2 → Сa2+ + 2CI-
K- ) Сa2+ + 2e → Сa0 <─┘ └─> A+) (C) 2CI- - 2e → CI2
Электролиз раствора соли ( электроды графитовые )
Н2О
а) MgI2 → Mg2+ + 2I-
K- ) Mg2+, H2O <─┘ └─> A+) (C) 2I-, H2O
φ0 Mg2+ ∕ Mg0 = - 2,36 B φ0 2I-∕ I0 = - 0,54B
φ0 2H2O ∕ H2 + 2OH- = - 0,83B φ0 2H2O ∕ O2 + 4H+ = -1,23B
Учитывая значение потенциалов делаем вывод: на аноде окисляется анион I- ; на катоде восстанавливается водород из воды.
К) 2H2O +2e → H2 + 2OH- А) 2I- - 2e → I2
Mg2+ +2OH- → Mg(OH)2
Н2О
б) 2Pb(NO3)2 → 2Pb2+ + 4NO3-
K- ) Pb2+ , H2O <─┘ └─> A+ ) (C) 4NO3- , 2H2O
φ0 Pb2+ ∕ Pb0 = - 0,26 B NO3- - не окислюється
φ0 2H2O ∕ H2 + 2OH- = - 0,83B φ0 2H2O ∕ O2 + 4H+ = -1,23B
2Pb2+ + 4e → 2Pb0 2H2O → O2 +4H+ + 4e
4H+ + 4NO3- → 4HNO3
Электролиз раствора соли с металлическим анодом
Н2О
NаСІ → Nа+ + СІ-
K- ) Nа+, H2O <─┘ └─> A+ ) (Ni) Cl- , H2O
φ0 Na+ ∕ Na0 = - 2,71 B φ0 Ni2+ ∕ Ni0 = +0,25 B
φ0 2H2O ∕ H2 + 2OH- = - 0,83B φ0 2Cl- ∕ Cl20 = - 1,36 B
φ0 Ni2+ ∕ Ni0 = +0,25 B
Ni0 → Ni2+ + 2e
Ni2+ +2e →Ni0 <────────────────┘
Количественные расчеты при электролизе
Закон Фарадея - масса вещества, которая раскладывается или образуется в ходе электролиза, пропорциональна электрохимическому эквиваленту и количеству электрического тока, который проходит через систему за время электролиза.
m= ME ∙ I ∙ τ ∕ F
m-| масса вещества, которое разложилось|разлагает| или образовалось при электролизе
MЭ - молярная масса эквивалента этого вещества
F-| число Фарадея =96500К,
I - сила тока (А)
τ - время, в течение которого|какого| происходил электролиз (сек|).
Выход по току:
ВС = mпр ∕ mтеор ۟ 100%
где Вс – выход по току
mпр - масса вещества, которое образовалось практически (реально)
mтеор – масса вещества, которое должно было образоваться теоретически.