Реакции окисления – восстановления. Электрохимия

Важнейшие понятия. Окислительно-восстановительные реакции. Типы окислительно-восстановительных реакций. Составление уравне- ний окислительно-восстановительных реакций. Подбор коэффициен- тов: метод электронного баланса, ионно-электронный метод.

Окислительно-восстановительные системы. Изображение окис- лительно-восстановительных (редокс-) систем методом полуреакций (частных реакций). Окислительно-восстановительный (редокс-) потен- циал как количественная характеристика редокс-системы. Уравнение Нернста. Стандартные редокс-потенциалы и способы их определения. Водородный электрод. Электрохимический ряд напряжений металлов. Зависимость величины редокс-потенциала системы от концентрации ионов, температуры, рH, комплексообразования в растворе.

Окислительно-восстановительные свойства воды. Устойчивость окислительно-восстановительных систем в водных растворах.

Редокс-потенциалы и оценка направления и полноты протекания окис- лительно-восстановительных реакций. Зависимость между величинами редокс-потенциалов систем и изменением энергии Гиббса. Подбор окислителей и восстановителей с учетом стандартных редокс- потенциалов.

Окислительно-восстановительные процессы с участием электри- ческого тока. Электрический ток как сильнейший окисляющий и вос- станавливающий агент. Инертные и активные электроды. Схемы про- цессов на электродах при электролизе расплавов и водных растворов.

Вопросы

7.1.1. В чем отличие реакций окисления- восстановления от реакций обмена? В чем сущность деления окислительно-восстановит- ельных реакций на межмолекулярные, внутримолекулярные, самоокисления – самовосстановления (диспропорционирова- ния), усреднения?

7.1.2. Какие вещества могут быть только восстановителями, какие – только окислителями, а какие в одних случаях могут быть окислителями, а в других – восстановителями?

7.1.3. Какими процессами определяется возникновение скачка по- тенциала (двойного электрического слоя) на границе пласти- ны металла с водой? Какими способами можно увеличить или уменьшить величину электродного потенциала металла? По- чему нельзя измерить абсолютную величину потенциала, а можно только разность потенциалов, то есть ЭДС гальваниче-

ского элемента?

7.1.4. Как рассчитывается электродный потенциал металла по урав- нению Нернста? При каких условиях определяется стандарт- ный электродный потенциал? Как найдены стандартные по- тенциалы металлов, разлагающих воду?

7.1.5. Как устроен водородный электрод? Как зависит его потенциал от рН раствора? Что такое электроды сравнения?

7.1.6. Какие процессы протекают в гальваническом элементе на от- рицательном и на положительном электродах? У какого элек- трода потенциал меньше, чем у другого?

7.1.7. Для каких условий справедлив ряд стандартных электродных потенциалов металлов (ряд напряжений металлов)? Почему нет полного соответствия между величинами стандартных по- тенциалов металлов и их активностью, вытекающей из поло- жения элемента в Периодической системе (например, калий – литий)? Какие вопросы позволяет решать ряд стандартных по- тенциалов металлов? Какие металлы реагируют с разбавлен- ными кислотами, какие – с водой, а какие только с кислотами

– сильными окислителями? Как реагируют металлы с солями в водных растворах?

7.1.8. Что такое окислительно – восстановительные потенциалы (редокс-потенциалы)? Как рассчитывается величина редокс- потенциала по уравнению Нернста? Что такое стандартный редокс-потенциал? Как влияет изменение условий на величи- ны редокс-потенциалов? В каких случаях, в частности, увели- чение рН раствора уменьшает окислительные возможности ионов?

7.1.9. Есть ли принципиальное различие между рядом стандартных потенциалов металлов и рядом стандартных редокс- потенциалов? Как определяется направление реакций окисле- ния- восстановления на основе ряда стандартных потенциа- лов? Как изменяются величины потенциалов окислителя и восстановителя по мере протекания реакции окисления- восстановления?

7.1.10. Что такое электролиз? Почему напряжение разложения всегда больше ЭДС гальванического элемента, в котором протекают обратные реакции?

7.1.11. Какие процессы протекают на катоде и на аноде при электро- лизе расплавов и водных растворов солей с инертными элек- тродами? В каких случаях из водных растворов солей на ка- тоде выделяется водород, а в каких на аноде кислород?

7.1.12. Что такое электрохимическая коррозия металлов? Какой ме- талл разрушается в первую очередь при контакте двух метал- лов? Какие существуют методы защиты от коррозии?