Ответы на экзаменационные вопросы

65.Электролиз с растворимыми и нерастворимыми анодами.

Электролиз – процессы, происходящие на электродах под действием эл. тока, подаваемого от внешнего источника. На аноде в первую очередь реагируют наиболее сильные восстановители – вещ-ва, имеющие наиболее отрицательный потенциал. Если потенциал металлического анода имеет более отрицательное значение, чем потенциал ионов или др. вещ-в, присутствующих в растворе, в газовой фазе около электрода или на электроде, то происходит растворение металла. При этом протекает электролиз с растворимым анодом. Если потенциал металлического анода близок к потенциалу др электродных процессов, то на аноде протекают и др процессы. В этом случае также говорят об электролизе с растворимым анодом, но учитывают также и др анодные процессы. Если потенциал металла или др. проводника первого рода, используемого в кач-ве анода, имеет более + значение, то протекает электролиз с нерастворимым анодом. В кач-ве нерастворимых анодов применяют золото и платиновые металлы, диоксид свинца, оксид рутения и др вещ-ва, имеющие + значения равновесных электродных потенциалов, а также графит. Некоторые металлы практически не растворяются из-за высокой анодной поляризации. Явление торможения анодного растворения металла из-за образования защитных слоев наз-ся пассивностью металла.

Из тетради:

1)растворимый анод.

На аноде окисляется тот металл и тот анион, потенциал которого меньше.

2)нерастворимый анод.

К аноду подходят анионы:

Потенциал кислородосодержащих ионов больше 2В. Поэтому эти анионы из водных растворов не выделяются. Идет разряд воды или ионов . Если среда щелочная, то разряжается . В первую очередь разряжаются бескислородные ионы (кроме F).

Может, еще что-то надо? Я не знаю… тут какая-то ерунда получилась…

67.Поляризация, ее причины. Виды перенапряжений.

Равновесные потенциалы электродов могут быть определены в условиях отсутствия в цепи тока. При прохождении эл тока потенциалы электродов изменяются. Изменение потенциала электрода при прохождении тока наз-ся поляризацией:, где -поляризация, -потенциал электрода при прохождении тока, -равновесный потенциал. Т.к. поляризация может наблюдаться как на катоде, так и на аноде, то различают катодную и анодную поляризации и . Изменение потенциала при прохождении тока также наз-ся перенапряжением. Из закона Фарадея следует, что ток пропорционален кол-ву вещ-ва, прореагировавшего на электроде в единицу времени, т.е. скорости э/хим-ой р-ции. Т.к. электроды могут быть разными по площади , то в зависимости от площади эл-да при одном и том же потенциале могут быть разные токи. Отношение тока I к площади э-да наз-ют плотностью тока i: i=I/S. Скорость э/хим-ой р-ции может быть увеличена ↑ поляризации, соответственно поляризация одного и того же э-да тем выше, чем больше плотность тока. Э/хим-ая р-ция протекает в 3 стадии:1)подвод реагентов к э-ду;2)э/хим-ая р-ция, кот-ая включает в себя хим-ие р-ции;3)отвод продуктов р-ции от э-да. Все стадии протекают с конечными скоростями, причем одна из них лимитирует всю р-цию и для ее ускорения необходима поляризация. След-но, возникновение пол-ции обусловлено замедленностью отдельных стадий э/хим-ого процесса. В зависимости от хар-ра замедленной стадии на э-де возникает или концентрационная, или э/хим-ая поляризации. Изменение потенциала э-да вследствие изменения концентрации реагентов в приэлектродном слое при прохождении тока наз-ся конц-ой пол-цией. По ур-ию Нернста потенциал э-да пропорционален логарифму активности ионов, поэтому концентрационная поляризация пропорциональна разности логарифмов активностей ионов в приэлектродном слое и в объеме раствора : . С увеличением плотности тока растет разность м/у активностями в приэ-ом слое и в V раствора и возрастает конц-ая пол-ия:, где -предельная плотность тока., , -конц-я реагента в V раствора, D-коэф-т диффузии реагента,-толщина диффузного слоя.

Конц-ая пол-ция снижается с ↑коэф-та диф-ии и конц-ции реагента и толщины диффузионного слоя

(тонкий (продолжение вопроса 67) слой ок. поверхности эл-да, в кот-ом не происходит перемешивания жидкости). Толщина этого слоя, а также конц-ая пол-ция  при перемешивании раствора. Изменение потенциала, обусловленное замедленностью собственно э/хим-их стадий р-ций, наз-ся э/хим-ой пол-ей(перенапряжением). Замедленность эл-их стадий объясняется существенной перестройкой структуры реагирующих частиц в ходе реакции. Э/хим-ие процессы происходят лишь тогда, когда реагирующие частицы обладают энергией, кот больше или равна эн-ии активации. Скорость э/хим-их р-ий может быть увеличена ↑ t и применением катализатора. При ↑ t ↑ доля активных молекул, в случае применения катализатора  эн-ия активации. Эн-ия активации э/хим-ой р-ии может быть снижена при изменении потенциала электрода по сравнению с поляризацией. Т.к. при  эн-ии активации растет скорость р-ии, то ↑ поляризации приводт к ускорению э/хим-ой р-ции, т.е. к повышению плотности тока. И чем больше эн-ия активации процесса, тем большая поляризация требуется для обеспечения определенной скорости э/хим-ого процесса, выражаемой ч/з плотность тока. Связь м/у э/хим-им перенапряжением и плотностью тока выражается ур-ем Тафеля:. b зависит от природы р-ции и темп-ры, а зависит от природы р-ции, материала электрода, состава раствора и темп-ры. Перенапряжение изменяется при замене кислотных растворов на щелочные. Э/хим-ое перенапряжение может быть снижено применением электродов-катализаторов. Э/хим-ая поляризация уменьшается с увеличением темп-ры и конц-ции реагента и не зависит от перемещения раствора. Т.к. плотность тока при одном и том же токе снижается с увеличением поверхности электрода, то перенапряжение может быть снижено увеличением площади электродов.

68. Последовательность электродных реакций.

Часто в эл-те присутствуют несколько видов катионов и анионов. При наличии неск-их видов ионов или недиссоциированных молекул э/хим-ки активных вещ-в возможно протекание неск-их электродных р-ий. Рассмотрим их последовательность. Т.к. на катоде идет р-ия восстановления, т.е. прием e окислителем, то в первую очередь должны реагировать наиболее сильные окислители. На катоде прежде всего протекает р-ия с наиболее + потенциалом. Для катодного восстановления при эл-зе водного раствора эл-та все окис-ли разделяют на 3 группы: 1)ионы металлов, потенциал кот существенно более -, чем потенциал водородного эл-да(ионы щелочных и щелочно-земельных металлов, стоящих в ряду стандартных эл-ых потенциалов левее Al). В водных растворах разряд этих ионов на катоде почти не происходит, т.к. на катоде выделяется H:.Металлы могут быть получены электролизом их расплавленных солей, в кот-ых ионы отсутствуют. 2)окис-ли, потенциал кот-ых более +, чем потенциал водородного электрода(ионы ,платиновых металлов, O₂, галогены, диоксид свинца, перманганат-ион). При наличии этих вещ-в в раст-ре или у электрода они разряжаются в первую очередь и разряд ионов не происходит. 3)ионы, потенциал кот относительно мало отличается от потенциала водородного эл-да (ионы и др. металлов, находящихся в ряду стандартных эл-дных потенциалов м/у Al и H). При сравнении стандартных потенциалов этих металлов и H₂ можно было бы сделать вывод о невозможности выделения металлов на катоде. Но следует учесть, что стандартный потенциал вод-ого эл-да относится к активности ионов ,равной 1,т.е. pH 0. С ↑ pH потенциал эл-да становится отриц-нее. Т.о., при некоторой плотности тока потенциал выделения водорода, и на эл-де выделяется в основном металл. На аноде протекают р-ии окисления восстановителей, т.е. отдача электронов восстановителемв первую очередь на аноде должны реагировать наиболее сильные восстановители-вещ-ва, имеющие наиболее отрицательный потенциал. На аноде при электролизе может протекать несколько процессов:1)растворение металлов:; 2)окисление ионов :

; 3)окисление др. вещ-в:, где Ox и Red-окисленная и восст-ая форма вещ-ва соответственно.

11. Ковалентная связь. Механизм образования по Льюису.

Хим. связь, образованная путем обобществления пары электронов двумя атомами., наз-ся ковалентной связью.(КС)

В 1916г Г. Льюис предложил, что устойчивые внешние электронные конфигурации у молекул могут возникнуть в результате обобществления электронов. Связь, образованная за счет обобществленной пары электронов, поставляемых по одному от каждого атома,получила название КС.

Св-ва КС: насыщ-ть, направленность, гибридизация, кратность.

Т.к. атомные орбитали пространственно ориентированы, то перекрывание электронных облаков происходит по определенным направлениям, что и обуславливает направленность КС.

Насыщаемость КС вызывается ограничением числа электронов, находящихся на внешних оболочках, кот-е могут учавствовать в образовании КС.

Гибридизация – под этим понятием понимают смещение s- и p- орбиталей, кот-е приводит к образованию гибридной орбитали.

66. Законы Фарадея. Электрохимический эквивалент

В 1833 г.он их открыл. Они определяют зависимость между количеством прошедшего электричества и количеством вещества испытавшего химическое превращение на электроде.

I. Количество вещества, испытавшего электрохимическое превращение на электроде, прямо пропорционально количеству прошедшего электричества.

II. Массы прореагировавших на электродах веществ при постоянном количестве электричества относятся друг к другу как молярные массы их эквивалентов.

F=96500 Кл (А * с)

69. Сорбция, адсорбция, хемосорбция поверхностно-активного вещества(ПАВ)

Адсорбция- изменение концентрации вещества на границе раздела фаз

Абсорбция – это разновидность сорбции, т.е поглощение одного вещества другим веществом. Количественной мерой адсорбции является избыток адсорбированного вещества Г, который = разности концентраций вещества в поверхностном слое и в объеме раствора. Единицей измерения адсорбции (Г) явл. моль/м²

Хемосорбция – на границе раздела О_2, концет, на поверхности образует хим соединения.

Адсорбция протекает самопроизвольно, то ⌂G_адс< 0

Тепловой эффект тоже ⌂Н_адс< 0

Энтропия системы ⌂S_адс< 0

_{адсорбция}

А А_адс

^{десорбция}

Равновесие ⌂G_адс = 0 Т_р ⌂S = ⌂H_адс

Т>Т_р равновесие сдвигается в сторону десорбции

ПАВ- обладают способностью уменьшать поверхностное натяжение(молекулы валерьяновой кислоты).

8. s-, p-, d-, f- элементы

14. Дипольный момент связи. Дипольный момент молекулы.

Полярность молекулы характеризуется значением электрического момента диполя μ_м , который равен векторной сумме электрических моментов диполей связи, имеющихся в молекуле. Электрический момент диполя двухатомный молекул μ_м равен электрическому моменту диполя связи μ_м . Если связь неполярная, то и молекула неполярная. В многоатомных молекулах зависимость электрического момента диполя молекулы от электрических моментов диполей связей более сложная.