Тотығу – тотықсыздану реакциялардың түрлері
1.Молекулалар аралық
+6 – 1
K2Cr2O7 + HCl → KCl + Cl2 + MnCl2 + H2O
Mn+7 +5e → Mn+2 2
2Cl − −2e → Cl2 5
2. Молекула ішінде
(NH4)2 Cr2O7 → N2 + Cr2O3 + 4H2O
2N – 3 −6e → N20 1
2Cr+6 +6e → 2Cr+3 1
3. Диспропорциялық (дисмутация)
0 – 1 +1
Cl2 + NaOH → NaCl + NaClO + H2O
+3 +5 +2
HNO2 → HNO3 + NO + H2O
4. Компропорциялық (коммутация)
– 2 +4
H2S + SO2 → S + 2H2O
S – 2 −2e → S0 2
S +4 −2e → S0 1
-3 +5 +1
NH4NO3 → N2O + 2H2O
N -3 - 3e → N +1 1
N +5 – 4e → N +1 1
Эквиваленттік фактор: ƒэкв (KMnO4) =
Эквиваленттің мольдік массасы:
MЭ (KMnO4) = ƒэкв (KMnO4) = · 158 = 31,6 г/моль
Химиялық реакцияның ортасы:
+7 +4 +2 +6
KMnO4 + Na 2SO3 + H2SO4 → K2SO4 + MnSO4 + Na2SO4 + H2O
Mn+7 +5е → Mn+2 2
S+4 −2e → S+6 5
ƒэкв (KMnO4) =
+7 +4 +6 +4
KMnO4 + Na 2SO3 + H2O → Na2SO4 + MnO2 + KOH
Mn+7 +3е → Mn+4 2
S+4 −2e → S+6 3
ƒэкв (KMnO4) =
+7 – 1 +6 0
KMnO4 + NBr + KOH → K2MnO4 + H2O + Br2
Mn+7 +1е → Mn+6 2 ƒэкв (KMnO4) = 1
2Br – 1 −2e → Br2 1
Негізгі тотықтырғыштар мен тотықсызданадырғыштар
+7
KMnO4 – күшті тотықтырғыш Е0Mn O4− / Mn2+ = 1,51 B.
+7
MnO4− → Mn+2 (қышқылды орта)
+7 +4
MnO4− → MnO2 (бейтарап орта)
+7 +6
MnO4− → MnO42− (сілтілік орта)
Cr+6
Cr2O72− CrO42−
қ. орт сілт. oрт
E0Cr2O72−/Cr3+ = +1,33 B
CrO42− + 2H+ ↔ Cr2O72− + H2O
сілт. орт қ. орт
H2SO4 − концентрлі − күшті тотықтырғыш.
+6 +4 −2
H2SO4 → SO2 → S0 → H2S
+6 0 +2 +4
2H2SO4 + Cu → CuSO4 + SO2↑ + 2H2O
0 +2
4H2SO4 + 3Zn → S + ZnSO4 + 4H2O
−2 +2
5H2SO4 + 4Mg → H2S + 4MgSO4 + 4H2O
HNO3 − концентрлі − күшті тотықтырғыш.
+5
HNO3
конц
Al, Cr, Fe Mg, Ca, Ba, Sr басқа Me – Cu , Pb, NO2
әрекеттеспейді өнімі
N2O
+5
HNO3 − сұйытылған
активті Ме: N2O н/е N2 активті емес Сu, Pb, NO
HNO3 − өте сұйытылған
активті Ме: NH3 (NH4NO3)
Ион – электрондық әдіс.
KMnO4 + Na2SO3 + H2SO4 → Na2SO4 + MnSO4 + K2SO4 + H2O
SO3– 2 + H2O −2e → SO42− + 2H+ 5
MnO4− +8H+ +5e → Mn+2 + 4H2O 2
5SO32– + 2MnO4− + 6H+ = 5SO42– + 2Mn2+ + 3H2O
SO32– + 2OH− −2e → SO42− + H2O 1
MnO4− +e → MnO42− 2
SO32– + 2MnO4− + 2OH− = SO42– + 2MnO4− + H2O
Na2SO3 + 2KMnO4 + + 2NaOH = Na2SO4 + K2MnO4 + Na2MnO4 + H2O
Стандартты электродтық потенциал.
Cu 2+ +2е → Cu
Zn2+ +2e → Zn
RT RT
E = E0 + ℓn a (Cu2+) = E0 + 2,3 ℓg a (Cu2+)
nF nF
OX + ne ↔ Red
RT a (OX)
E = E0 + 2,3 ℓg
nF a(Red)
R – газ тұрақтысы 8,314 Дж/к ∙ моль
F – 96500 кл (Фарадей саны)
n – ē саны; Т – температура, К
a – активтік концентрация, моль/л
E0 – стандартты эл-тық потенциал, В
Тотығу – тотықсыздану потенциалы
Мысалы: SO32– + H2O −2e → SO42− + 2H
0,059 [SO42−] [H+]2
E = E0 + ℓg
|
Сутекті электрод
2H+ + 2e = H2
P = 1атм
T = 298 К
E0 = 0,В
1.Гиббс энергиясымен Е
− ∆G0 = nFE
− ∆G0 ≤ 0 тура реакция жүреді
− ∆G0 ≥ 0 реакция жүрмейді
− ∆G0 = жүйеде тепе – теңдікте
2. ЭҚК
ЭҚК = E0ох = E0Red > 0 тура реакция жүреді.
Cu2+ + Zn → Cu0 + Zn2+
E0Cu2+/Cu = +0,34 B;
E0Zn2+/Zn = −0,76 B;
Электролиз
|
Катодта (−) Анодта (+)
+е → тотықсызданады −е → тотығады
- Неғұрлым кернеу қатарында оң жақта, соғұрлым оңай тотықсызданады
Cu (+ 0,34 B); Zn (− 0,74 B)
(1) (2)
- Li − Al − катодта H2O +2e → H2↑ + 2OH −
- Mn, Fe − Mn2+ +2е → Mn0
H2O +2e → H2 + 2OH −
Анодта жүретін процестер An табиғатымен байланысты
S2−; J −; Br −;Cl −... OH −(H2O) NO3−; SO4−; F −
2Cl− −2е → Cl2 2H2O +4e → 4H + + O2
S 2+ −2е → S0
Балқыманы электролиздеу
- NaCl ↔ Na + + Cl –
К (–) А (+)
Na + +е → Na 2Cl− −2е → Cl2
элек-з
2NaCl → 2Na + Cl2
NaOH ↔ Na + + OH –
К (–) Na + +е → Na А (+) 4OH − −4e → 2H2O + O2
Сулы ерітінділердің электролизі:
NaCl + H2O
NaCl ↔ Na + + Cl –
H2O ↔ H + + OH –
К (–) 2H + +2е → H2 А (+) 2Cl− − 2е → Cl2
Na2SO4 + H2O 2Na + + SO42−
H + + OH –
К (–) 2H + +2е → H2 А (+) 4OH − −4e → O2 + 2H2O
CuCl2 + H2O Cu 2 + +2е → 2Cl−
H + + OH –
К (–) Cu 2+ +2е → Cu0 А (+) 2Cl− − 2е → Cl2
CuSO4 + H2O Cu2+ + SO42−
H + + OH –
К (–) Cu 2+ +2е → Cu0 А (+) 4OH − −4e → 2H2O + O2
Фарадей заңына бағынады
Мэ = ƒэкв М2 96500 кл
Мх J · τ J · τ = Q
(А · сек)
ƒэкв М2 · J · τ
Мх =
Электр энергияның химиялық көздері
- Гальваникалық элемент
- Аккумуляторлар
- Жанар элементтері
1) Классикалық гальваникалық элемент Cu – Zn (Даниэль – Якоби ) элементі
|
Zn0/ Zn2− || Cu 2+ / Cu0
Ме/ер || ер/Ме
Zn −2e → Zn2+
Cu 2+ +2е → Cu0
Zn0 + Cu 2+ → Zn2+ + Cu0
2) Аккумуляторлар
Pb H2SO4 PbO2 – қышқыл қорғасын Акк
Акк зарядталғанда
Катодта: PbSO4 + 2H + +2e → Pb0 + H2SO4
Анодта: PbSO4 + 2H2O −2e → PbO2 + H2SO4 + 2H +
Акк разрядталғанда
Катодта: Pb + H2SO4 −2e → PbSO4 + 2H +
Анодта: PbO2 + H2SO4 + 2H + +2e → PbSO4 + 2H2O
3)Отын элементтері:
Гидразин N2H4 сілтілік ортада
Катодта (−) Анодта (+)
O2 + 2H2O +4e → 4OH − N2H4 + 4OH − −4e → N2 + H2O
Қыс. р. N2H4 + O2 → N2 + H2O