Металлы, стоящие в ряду активности после водорода, не реагируют с водой.
Cu + H2O = нет реакции
44. Процесс электролиза. Катодные и анодные процессы. Порядок разряда частиц на аноде и катоде в зависимости от значения их электродного потенциала.
Электролиз – сумма окислительно восстановительных реакций, протекающих на электродах электролизёра под действием электрического тока поданного от внешнего источника тока.
В электролизере происходит преобразование электрической энергии в химическую
Анодом является электрод присоединенный к +, катод к –
На катоде всегда протекает реакция восстановления, на аноде окисления
Роль электролитов могут выполнять растворы или расплавы щелочей, кислот, солей
При электролизе расплавов на катоде и аноде могут разряжаться только катионы и анионы самого электролита
При электролизе водных растворов мощным конкурентом для анионов в процессе окисления на аноде и для катионов в процессе восстановления на катоде являются молекулы воды, которые способны принимать электроны на аноде и отдавать на аноде.
Катодные процессы
Поскольку катионы и молекулы воды принимают электроны от катода на инертном катоде в нейтральном растворе в первую очередь восстанавливаются те частицы, которые обладают наибольшей окислительной способностью (чем больше потенциал тем >OX способности.
Для воды надо рассчитать по уравнению Нернста как для водородного электрода
ϕH2O/H2 =-0.059*PH
Анодные процессы
Поскольку анионы и молекулы воды отдают электроны аноду, то в нейтральном растворе в первую очередь окисляются те частицы, которые обладают большей восстановительной способностью (с наименьшим электродным потенциалом) ϕO2/H2O =1,23-0.059*PH
45. Процессы анодного окисления и катодного восстановления. Электролиз с инертным и растворяющимся анодом.
Катодный процесс.
Поскольку катион и молекулы воды принимают электроды от катода, на инертном катоде в нейтральном растворе в первую очередь восстанавливаются те частицы, которые облад наибольшей окислительной способностью ( чем больше потенциал, тем выше их окисл способ)
ур.Нерснста – ϕh20/h2 =-0.059pH.
После воды не разряжаются (<-0.41)
Анодный процесс.
Поскольку анионы и H20 отдают электроны аноду, то в нейтральном растворе в первую очередь окисляются те частицы, которые обладают большей восст. Способностью (с наименьшим потенциалом).
Для H2O по ур Нернста ϕoh/h20=1.23-0.059pH
Сложные кислородсодержащие анионы не могут окисляться на аноде из водных растворов если ионы мет и немет в их состояниях имеют макс ст окисл
Искл – S+6O4 до S2O8
Металлы не могут принимать участие в процессе восстановления на катоде.
46. Расчеты масс веществ – продуктов электролиза по закону Фарадея. Выход по току продуктов электролиза.
m = AIT/nF
M – масса окисл/восст вещ-ва
A – атомная масса эл
I – величина тока
T – время
F – пост. фарадея
N – валетность
Э – хим экв = A/n (m= ЭIT/F) в часах – ЭIT/26.8
Первый закон электролиза Фарадея: масса вещества, осаждённого на электроде при электролизе, прямо пропорциональна количеству электричества, переданного на этот электрод. Под количеством электричества имеется в виду электрический заряд, измеряемый, как правило, в кулонах.
Второй закон электролиза Фарадея: для данного количества электричества (электрического заряда) масса химического элемента, осаждённого на электроде, прямо пропорциональна эквивалентной массе элемента. Эквивалентной массой вещества является его молярная масса, делённая на целое число, зависящее от химической реакции, в которой участвует вещество.
Выход вещества B=mфакт/mтеор*100%
Mфакт – фактическая масса вещ-ва на аноде и катоде
Mтеор – рассчитанная масса по формулам
47. Химический анализ. Качественный анализ неорганических веществ. Характерные и специфические реакции. Аналитическая классификация катионов и анионов.
Химический анализ - определение химического состава и строения веществ; включает качественный и количественный анализ.
Задачей качественного анализа является выяснение качественного состава анализируемого объекта.
Задачей количественного анализаявляется определение точного содержания отдельных элементов или их соединений в анализируемом объекте.
Различные методы исследования, применяемые в качественном и в количественном анализах, можно разделить на три основные группы методов:
- химические, где используются химические реакции, результат которых определяют визуально;
- физические, основанные на измерении каких-либо физических характеристик вещества, являющихся функцией его химического состава;
- физико-химические, основанные на наблюдении за изменением физических свойств веществ (оптической плотности, электропроводности, теплопроводности и др.), которые происходят в результате химической реакции.
48. Методы количественного анализа – гравиметрический и титриметрический (объемный).
Титрование- это процесс, при котором к анализируемому раствору медленно, по каплям, приливают раствор реагента (р.в.) точно известной концентрации в количестве, эквивалентном содержанию определяемого компонента (о.в.).
Гравиметрический (весовой) анализ - метод количественного химического анализа, основанный на точном измерении массы определяемого вещества или его составных частей, выделяемых в чистом химическом состоянии или в виде соответствующих соединений (точно известного постоянного состава).
Титриметрическим (объемным) методом анализа называют метод количественного химического анализа, основанный на точном измерении объема реагента (р.в.), требующегося для завершения реакции с данным количеством определяемого вещества (о.в.).
Гравиметрический анализ основан на законе сохранения массы веществ при химических превращениях. Это наиболее точный из химических методов анализа. Его метрологические характеристики: предел обнаружения – 0,10 % или 10-3 моль/дм3; точность - 0,2 %.
Титриметрический метод анализа имеет предел обнаружения такой же, как и в гравиметрии - 0,10 % или 10-3 моль/дм3; а вот в точности уступает ей - 0,5 %. Являясь более точным, гравиметрический анализ имеет один существенный недостаток по сравнению с титриметрическим: он требует больших затрат времени на выполнение анализа.
49. Кислотно-основной метод титрования. Расчеты по закону эквивалентов. Методика титрования. Мерная посуда в титриметрическом методе
Кислотно-основное титрование — титриметрические методы определения концентрации кислот или оснований, основанные на реакции нейтрализации:
Н+ + ОН- = Н2О
Титрование раствором щелочи называется алкалиметрией, а титрование раствором кислоты — ацидиметрией. При количественном определении кислот (алкалиметрия) — рабочим раствором является раствор щелочи NaOH или КОН, при количественном определении щелочи (ацидиметрия) рабочим раствором является раствор сильной кислоты (обычно НСl или H2SO4). Определяемые вещества: сильные и слабые кислоты; сильные и слабые основания; соли, подвергающиеся гидролизу.
Виды кислотно-основного титрования:
- титрование сильной кислоты сильным основанием или наоборот;
- титрование слабой кислоты сильным основанием;
- титрование слабого основания сильной кислотой.
Индикаторы кислотно-основного титрования представляют собой слабые органические кислоты и основания, у которых молекулярная и ионная формы отличаются окраской. В процессе диссоциации эти две формы находятся в равновесии. Изменение рН в кислотно-основном титровании нарушает равновесие процесса диссоциации индикатора, что вызывает накопление в растворе одной из форм индикатора, окраску которой можно визуально наблюдать.
Закон эквивалентов формулируется так: эквивалентные количества всех веществ, участвующих в реакции, одинаковы. Для необратимой химической реакции
nАА + nВВ+ …= nСС + nDD + …
в соответствии с законом эквивалентов всегда будет справедливо равенство:
пeqA = пeqB = …=пeqC = пeqD = …
Титрование производят с помощью бюретки, заполненной титрантом до нулевой отметки. Титровать, начиная от других отметок, не рекомендуется, так как шкала бюретки может быть неравномерной. Заполнение бюреток рабочим раствором производят через воронку или с помощью специальных приспособлений, если бюретка полуавтоматическая. Конечную точку титрования (точку эквивалентности) определяют индикаторами или физико-химическими методами (по электропроводности, светопропусканию, потенциалу индикаторного электрода и т. д.). По количеству пошедшего на титрование рабочего раствора рассчитывают результаты анализа.
При выполнении титриметрических определений измерение объемов стандартных или анализируемых растворов проводят с помощью точной мерной посуды:
мерные колбы;
пипетки;
бюретки.
50. Титриметрический метод анализа. Классификация методов титриметрического анализа. Индикаторы в титриметрическом методе анализа.
Титриметрический анализ – метод количественного химического анализа, который базируется на измерении точного объема раствора с точно известной концентрацией (титранта), истраченного на взаимодействие с определяемым веществом.
Классификация по способу титрования. Обычно выделяют три способа: прямое, обратное и заместительное титрование.
Прямое титрование –это титрование раствора определяемого вещества А непосредственно раствором титранта В. Его применяют в том случае, если реакция между А и В протекает быстро. Содержание компонента А при прямом титровании титрантом В рассчитывают на основе равенства п [fЭКВ (А)А] =п [fЭКВ (В) В].
Обратное титрованиезаключается в добавлении к определяемому веществу А избытка точно известного количества стандартного раствора В и после завершения реакции между ними, титровании оставшегося количества вещества В раствором титранта В'. Этот способ применяют в тех случаях, когда реакция между А и В протекает недостаточно быстро, либо нет подходящего индикатора для фиксирования точки эквивалентности этой реакции.
Количество молей эквивалента определяемого вещества А при обратном титровании всегда равно разности между количеством молей эквивалента веществ В и В’:
п [fЭКВ (А)А] =п [fЭКВ (В) В] - п [fЭКВ (В’) В’]
Титрование косвенное заключается в титровании титрантом В не определяемого вещества А, а эквивалентного ему количества заместителя А', получающегося в результате предварительно проведенной реакции между определяемым веществом А и каким-либо реагентом.
Титрование заместителя применяют обычно в тех случаях, когда невозможно провести прямое титрование.
Количество молей эквивалента определяемого вещества при титровании заместителя всегда равно количеству молей, эквивалента титранта:
п [fЭКВ (А)А] =п [fЭКВ (A’) A’] = п [fЭКВ (В) В]
Индикаторы — вещества, которые дают возможность установить конечную точку титрования (момент резкого изменения окраски титруемого раствора). Наиболее часто индикатор добавляют ко всему титруемому раствору (внутренний индикатор). При работе с внешними индикаторами периодически берут каплю титруемого раствора и смешивают с каплей раствора индикатора или помещают на индикаторную бумагу (что приводит к потерям анализируемого вещества).