- •Содержание
- •Введение
- •1 Основные понятия и законы химии
- •1.1 Основные понятия химии
- •1.2 Основные законы химии
- •2 Основные классы неорганических соединений
- •2.1 Простые вещества
- •2.2 Сложные вещества
- •3 Растворы
- •3.1 Общие свойства растворов
- •3.1.2 Способы выражения состава растворов
- •3.1.3 Физико-химические процессы образования растворов
- •3.1.4 Экстракция
- •3.2 Растворы неэлектролитов
- •3.2.1 Законы Рауля
- •3.2.2 Осмос
- •3.3 Растворы электролитов
- •3.3.1 Электролитическая диссоциация
- •3.3.2 Сильные и слабые электролиты
- •3.4 PH водных растворов
- •4 Ионно-обменные реакции
- •4.1 Необратимые ионно-обменные реакции
- •4.2 Обратимые ионно-обменные реакции
- •5 Гидролиз солей
- •5.1 Различные случаи гидролиза
- •2) Гидролиз соли образованной сильным основанием и слабой кислотой
- •3) Гидролиз соли образованной слабым основанием и слабой кислотой
- •5.2 Константа гидролиза
- •5.3 Смещение равновесия при гидролизе
- •6. Окислительно-восстановительные реакции
- •6.1 Составление уравнений окислительно-восстановительных реакций
- •6.2 Прогнозирование окислительно-восстановительных свойств веществ по степеням окисления элементов
- •6.3 Основные типы окислительно-восстановительных реакций
- •6.4 Взаимодействие металлов с водой, кислотами и щелочами
- •7 Гальванические элементы
- •7.1 Принцип работы гальванического элемента
- •7.2 Водородный электрод сравнения. Электрохимический ряд
- •8 Электролиз
- •8.1 Электролиз расплавов
- •8.2 Электролиз водных растворов
- •8.3 Количественные расчёты в электролизе
- •8.4 Химические источники электрической энергии
- •9 Коррозия металлов
- •9.1 Виды и типы коррозии
- •9.2 Способы защиты металлов от коррозии
- •9.2.1 Изолирование металлов от внешней среды
- •9.2.2 Изменение состава коррозионной среды
- •9.2.3 Рациональное конструирование
- •9.2.4 Электрохимические способы защиты от коррозии
- •10 Термодинамика
- •10.1 Внутренняя энергия и энтальпия. Закон Гесса
- •Или через промежуточный продукт (со) в две реакции:
- •10.2 Энтропия
- •10.3 Энергия Гиббса
- •11 Химическая кинетика Химическая кинетика – учение о скоростях и механизмах протекания химических реакций.
- •11.1 Скорость реакции
- •Основные факторы, влияющие на скорость реакции:
- •Число частиц с энергией большей, чем Еа равно заштрихованной площади.
- •12.1.2 Модель атома по Бору
- •12.2 Современные представления о строении атома
- •13 Периодический закон и периодическая таблица д.И. Менделеева
- •14 Химическая связь и строение молекул
- •14.1 Химическая связь
- •14.1.1 Квантово-механическое описание модели молекулы водорода
- •14.1.2 Основные характеристики химической связи
- •Валентный угол–это угол между двумя химическими связями.Он отражает геометрию молекулы.
- •14.1.3 Типы химических связей Ковалентная связь –это связь между двумя атомами за счет образования общей электронной пары.
- •14.2 Состав и строение молекул
- •15 Типы кристаллических решеток
- •16.1 Общая характеристика s-элементов первой и второй групп
- •16.2 Свойства воды
- •16.2.1 Строение молекулы воды
- •16.2.2 Физические свойства воды
- •16.2.3 Химические свойства воды
- •16.3 Жесткость воды
- •18 Комплексные соединения
- •18.1 Состав комплексных соединений
- •18.2 Реакции с участием комплексных соединений
- •19.8.1 Элементы триады железа
- •19.8.2 Платиновые металлы
- •20 Органические соединения
- •20.1 Углеводороды
- •20.2 Кислородсодержащие соединения
- •20.3 Амины и аминокислоты
- •21 Полимеры
- •21.1 Классификации полимеров
- •21.2 Полимеризационные полимеры
- •21.3 Поликонденсационные полимеры
- •21.4 Структура и состояние полимеров
- •22 Рабочие вещества низкотемпературной техники
- •22.2 Хладагенты органического происхождения
- •Список использованных источников
8.4 Химические источники электрической энергии
Все химические источники электрической энергии подразделяются на источники однократного действия – элементы и многократного действия – аккумуляторы.
Элементы. Разработано довольно много вариантов элементов. Наиболее распространенным из них являются марганцево-цинковый элемент, в котором один электрод цинковый, другой – MnO2, а электролитом является NH4Cl. В процессе работы данного элемента протекают следующие реакции:
А) Zn – 2e = Zn2+, далее Zn2+ + 4NH4+ = [Zn(NH3)4]2+ + 4H+,
К) MnO2 + H+ + e = MnO(OH).
Реакция в растворе электролита
[Zn(NH3)4]2+ + 2H+ + 4Сl– = [Zn(NH3)4] Сl2 + 2HСl.
Суммарное уравнение
2Zn + 4MnO2 + 4NH4Cl = [Zn(NH3)4]Cl2 + ZnCl2 + 4MnO(OH).
Аккумуляторы – устройства позволяющие многократно повторять операции зарядки и разрядки. Теоретически обратимым, после разрядки, может быть любой гальванический элемент, но восстановленная емкость для большинства гальванических элементов невелика.
Наилучшими эксплуатационными характеристиками обладают следующие аккумуляторы:
1) кислотные – свинцовые,
2) щелочные – никель-кадмиевые, железо-кадмиевые и серебряно-цинковые аккумуляторы.
Разберем химические процессы, протекающие в ходе работы данных аккумуляторов.
1 Свинцовый аккумулятор
Электроды свинцового аккумулятора выполнены в виде ячеистых пластин из свинцового сплава; ячейки заполнены смесью свинцового глета (PbO) с глицерином. После заполнения аккумулятора электролитом (H2SO4) оксид свинца превращается в сульфат. При зарядке протекает электролиз, а при разрядке работает гальванический элемент:
Зарядка аккумулятора:
А) PbSO4 + 2H2O – 2e = PbO2 + SO42– + 4H+ ,
К) PbSO4 + 2e = Pb + SO42–.
Разрядка аккумулятора:
А) Pb + SO42– – 2e = PbSO4 ,
К) PbO2 + SO42– + 4H+ + 2e = PbSO4 + 2H2O.
Суммарное уравнение:
разрядка ®
Pb + PbO2 + 2H2SO4 = 2PbSO4 + 2H2O, ЭДС = 2,0 В.
¬ зарядка
При разрядке аккумулятора расходуется серная кислота и образуется вода с плотностью примерно в два раза меньшей, что приводит к уменьшению плотности электролита. На измерении плотности электролита основан один из методов контроля степени разрядки аккумулятора.
К основным преимуществам свинцового аккумулятора относятся большая электрическая емкость и устойчивость в работе при многократных циклах перезарядки. Основные недостатки – массивность и токсичность свинца и его соединений.
2 Кадмиево-никелевый аккумулятор (КН)
разряд ®
Cd + 2NiO(OH) = 2Ni(OH)2 + Cd(OH)2, ЭДС = 1,4 В.
¬ заряд
3 Железо-никелевый аккумулятор (ЖН)
разряд ®
Fе + 2NiO(OH) = 2Ni(OH)2 + Fе(OH)2 , ЭДС = 1,2 В.
¬ заряд
Аккумуляторы КН и ЖН являются щелочными, так как электролитом для них служит раствор КОН с небольшим количеством LiОН.
4 Серебряно-цинковый аккумулятор (СЦ)
разряд ®
AgO + Zn + H2O = Ag + Zn(OH)2. ЭДС =1,85 В.
¬ заряд
Вследствие большой удельной емкости и высокого значения ЭДС этот аккумулятор чаще всего применяется для питания различных микроэлектронных устройств.