Билеты по химии
одится по 6
электронов.
У кислорода окислительные свойства выражены сильнее, так как радиус
атома меньше и валентные электроны сильнее притягиваются к ядру. Для
кислорода наиболее характерна степень окисления —2, проявляющаяся при
достройке внешнего энергетического уровня до 8 электронов.
Сера также может являться окислителем, проявляя степень окисления —2,
но характерны также степени окисления +4 (при потере 4 р-электронов) и +6
(при потере всех шести валентных электронов).
В реакциях с металлами кислород и сера проявляют окислительные
свойства, образуя оксиды и сульфиды соответственно:
[pic]
В реакциях с неметаллами кислород проявляет свойства окислителя:
[pic]
Сера может быть как окислителем
[pic]
так и восстановителем:
[pic]
Сера выступает в роли восстановителя в реакции с концентрированной
азотной кислотой:
[pic]
Билет №11.
Аллотропия веществ, состав, строение, свойства аллотропных модификаций.
Если какой-либо элемент может существовать в двух или нескольких
твердых формах (кристаллических либо аморфных), то считается, что он
проявляет аллотропию. Различные формы одного элемента называются
аллотропами. Аллотропы существуют приблизительно у половины всех элементов.
Например, углерод существует в виде алмаза либо графита. Сера
существует в двух кристаллических формах - ромбической и моноклинной - в
зависимости от температуры. Обе ее кристаллические формы являются примерами
молекулярных кристаллов. Молекулы в них представляют собой гофрированные
циклы, в каждом из которых содержится по восемь ковалентно связанных атомов
серы. Твердая сера может существовать еще в третьей аллотропной форме как
пластическая сера. Эта форма серы неустойчива. Она состоит из длинных
цепочек атомов серы, которые при комнатной температуре разрушаются и снова
образуют молекулы S8, кристаллизующиеся в ромбическую решетку.
[pic]
Фосфор может существовать в трех аллотропных формах. Наиболее
устойчивая из них-красный фосфор. Красный фосфор имеет каркасную
кристаллическую структуру, в которой каждый атом ковалентно связан с тремя
другими атомами фосфора. Белый фосфор представляет собой молекулярный
кристалл. Каждая его молекула содержит четыре атома фосфора, ковалентно
связанных в тетраэдричес-кую структуру. Третий аллотроп - черный фосфор -
образуется только при высоких давлениях. Он существует в виде
макромолекулярной слоистой структуры.
[pic]
Билет №12.
Электролиз растворов и расплавов солей (на примере хлорида натрия).
Практическое значение электролиза.
Электролизом называются реакции в растворах или расплавах
электролитов, происходящие под действием электрического тока.
В расплавах или растворах происходит диссоциация электролита. Катионы
смещаются к катоду, анионы — к аноду.
Электролиз расплавов. На катоде происходит восстановление катионов, на
аноде — окисление анионов.
Электролиз расплава хлорида натрия. На катоде восстанавливаются
катионы Na+ и выделяется металлический натрий, на аноде окисляются хлорид-
ионы и выделяется хлор:
[pic]
Электролиз водных растворов. В процессах на катоде и аноде могут
участвовать не только ионы электролита, но и молекулы воды.
Будут ли на катоде восстанавливаться катионы металла или молекулы
воды, зависит от положения металла в ряду напряжений металлов.
[pic]
Если металл находится в ряду напряжений правее водорода, на катоде
восстанавливаются катионы металла; если металл находится в ряду напряжений
левее водорода, на катоде восстанавливаются молекулы воды и выделяется
водород. Наконец, в случае катионов металлов от цинка до свинца может
происходить либо выделение металла, либо выделение водорода, в зависимости
от концентрации раствора и других условий.
На аноде также может происходить либо окисление анионов электролита,
либо окисление молекул воды. При электролизе солей бескислородных кислот
или самих кислот на аноде окисляются анионы (кроме F–.) В случае
кислородсодержащих кислот на аноде окисляются молекулы воды и выделяется
кислород.
Электролиз раствора хлорида натрия. На катоде восстанавливаются
молекулы воды и выделяется водород, а на аноде окисляются хлорид-ионы и
выделяется хлор:
[pic]
Электролиз раствора нитрата серебра. На катоде восстанавливаются
катионы Ag+ и выделяется серебро, на аноде окисляются молекулы воды и
выделяется кислород:
[pic]
Применение. Электролиз расплавов используют для получения фтора,
активных металлов (натрий, калий, магний, кальций, алюминий). Электролиз
растворов используют для получения хлора, щелочей, очистки металлов
(электрорафинирование).
Билет №12 (углубленно).
Электролиз растворов и расплавов солей (на примере хлорида натрия).
Практическое значение электролиза.
Совокупность химических реакций, которые протекают на электродах в
растворах или расплавах при пропускании через них электрического тока,
называется электролизом.
Указанную совокупность реакций принято подразделять на первичные и
вторичные процессы. Первичные процессы — окислительно-восстановительные
реакции, протекающие на электродах и ведущие, как правило, к образованию
электрически нейтральных активных молекулярных или атомных частиц.
Вторичные процессы — реакции взаимодействия активных частиц, образовавшихся
в первичных процессах, со средой. Например, при электролизе раствора
сульфата натрия протекают следующие электродные реакции:
Первичные реакции
[pic]
Вторичные реакции
[pic]
Приведенная совокупность химических реакций может быть представлена
суммарным процессом:
[pic]
Из этого примера видно, что при электролизе, как и при работе
химического источника тока, на аноде происходят процессы окисления, а на
катоде — восстановления. При этом анод заряжен положительно (+), а катод —
отрицательно (—). Отметим, что при работе химического источника тока,
напротив, анод заряжается отрицательно, а катод — положительно, поскольку в
этом случае протекают процессы, обратные электролизу.
При электролизе как на аноде, так и на катоде могут происходить
конкурирующие процессы.
При проведении электролиза с использованием инертного (нерасходуемого)
анода (например, графита), как правило, конкурирующими являются два
окислительных и два восстановительных процесса:
на аноде — окисление анионов и гидроксид-ионов
на катоде — восстановление катионов и ионов водорода
При проведении электролиза с использованием активного (расходуемого)
анода процесс усложняется и конкурирующими реакциями на электродах являются
следующие:
на аноде — окисление анионов и гидроксид-ионов;
анодное растворение металла — материала анода
на катоде — восстановление катиона соли и ионов водорода;
восстановление катионов металла, полученных при растворении анода
При выборе наиболее вероятного процесса на аноде и катоде следует
исходить из положения, что будет протекать та реакция, для которой
требуется наименьшая затрата энергии. Кроме того, для выбора наиболее
вероятного процесса на аноде и катоде при электролизе растворов солей с
нерасходуемым электродом используют следующие правила.
1. На аноде могут образовываться следующие продукты: а) при окислении
анионов [pic] выделяется кислород; б) при окислении анионов [pic]
выделяются соответственно хлор, бром, иод; в) при окислении анконов
органических кислот происходит процесс: [pic]
2. Если конкурирующими процессами на катоде является восстановление
катионов (металл стоит в электрохимическом ряду напряжений металлов левее
водорода) и ионов водорода, то при этом выделяется водород.
В тех случаях, когда в процессе электролиза используется активный
(расходуемый) анод, то последний будет окисляться в ходе электролиза и
переходить в раствор в виде катионов. Энергия электрического тока при этом
расходуется ка перенос металла с анода на катод. Данный процесс широко
используется при рафинировании (очистка) металлов. Так, на этом принципе
основано, в частности, получение чистой меди из загрязненной. В раствор
медного купороса погружают пластины из очищенной и неочищенной меди.
Пластины соединяют с источником постоянного тока таким образом, чтобы
первая из них (очищенная медь) была отрицательным электродом (катод), а
вторая — положительным (анод). В результате пластина из неочищенной меди
растворяется и ионы меди из раствора осаждаются на катоде. При этом примесь
остается в растворе или оседает на дно ванны. Этот же принцип используется
для защиты металлов от коррозии путем нанесения на защищаемое изделие
тонких слоев хрома или никеля.
Для получения высокоактивных металлов (натрия, алюминия, магния,
кальция и др.), легко вступающих во взаимодействие с водой, применяют
электролиз распл
| |  скачать работу |
Билеты по химии |
