Составьте схему гальванического элемента, в котором протекает реакция Ni + Cu2+ = Cu + Ni2+. Напишите электронные уравнения процессов, протекающих на аноде и катоде. Вычислите ЭДС этого элемента при следующих условиях: [Ni2+] = = 0, 01 моль/дм3 ; [Cu2+] = 0, 001 моль/дм3 .

Объяснение:

Составьте схему гальванического элемента, в котором

протекает реакция Ni + Cu2+ = Cu + Ni2+. Напишите электронные

уравнения процессов, протекающих на аноде и катоде. Вычислите ЭДС этого элемента при следующих условиях: [Ni2+] =

= 0,01 моль/дм3   ; [Cu2+] = 0, 001 моль/дм3

 Схема  гальванического  элемента  

           А   (-)Ni │Ni 2+││Сu2+│Cu (+)  К

При работе элемента, т. е. при замкнутой цепи, в первом полуэлементе никель   отдает ионы в раствор и заряжается при этом отрицательно, т.е. происходит   процесс окисления: Ni(0) = Ni2+   + 2ē.

Во втором полуэлементе на положительно заряженном медном электроде   происходит разряд ионов Сu2+ (восстановление), сопровождающийся   осаждением меди: Сu2+ +2ē = Cu(0).

Суммарная токообразующая реакция будет выглядеть так:

                     Ni(0) + Cu2+ = Zn2+ + Cu (0)

Cтандартный  потенциал  никелевого  электрода  Е° = - 0,257 В,  а  стандартный   потенциал  медного электрода  Е° =  0,342  В

 ЭДС  в стандартных  условиях  =  Е катод  -  Е анод   = 0,342 - (- 0,257) =  0,599 В

Реальный  потенциал  никелевого  электрода   составит:

                              0,0591

  Е  =  - 0,257   +  ×lg 0,01   =  - 0,316 B

                                  2

Реальный  потенциал  медного  электрода   составит  0,569 В

                              0,0591

  Е  =  0,342   +  ×  lg 0,001   =  0,253   B

                                  2

Тогда  ЭДС  в  этих  условия  будет  равен  

Сигма-связь (σ) - это связь, образованная электронными облаками по линии, соединяющей ядра атомов. Одинарные связи всегда являются σ-связями.
Пи-связь (π) - это связь, образованная перекрыванием электронных облаков по обе стороны от линии, соединяющей ядра атомов.
Атом азота, обладающий электронной конфигурацией 1s^2;2s^2;2p^3, имеет три р-орбитали, расположенные во взаимно перпендикулярных направлениях - по осям х, у и z. Предположим, что два атома азота приближаются друг к другу, двигаясь по оси У. Тогда при достаточном сближении две 2py-орбитали перекрываются, образуя общее электронное облако, которое располагается вдоль оси, соединяющей ядра атомов(рис.).Ковалентная связь, образованная электронным облаком с максимальной плотностью на линии, соединяющей центры атомов, называется СИГМО-связью.
Рассмотрим, что происходит неспаренными электронами атомов азота при их сближении. На рис. представлены волновые функции 2pz-электронов атомов азота. Их орбитали также перекрываются. Но в отличие от прямого перекрывания орбиталей при образовании σ-связи, здесь происходит боковое перекрывание. В результате образуются две области перекрывания, которые расположены по обе стороны от линии, соединяющей ядра атомов, при этом плоскость, проходящая через оси z и у, является плоскостью симметрии областей перекрывания. Ковалентная связь, образованная электронами, орбитали которых дают наибольшее перекрывание по обе стороны от линии, соединяющей центры атомов, называется ПИ-связью.
Очевидно, что два 2px-электрона атомов азота образуют вторую π связь, которая расположена около плоскости, проходящей через оси у и х. Таким образом, в молекуле азота имеются три химические связи, однако эти связи неодинаковы: одна из них σ-связь, а две другие - π-связи.

Окисли́тельно-восстанови́тельные реа́кции, ОВР, редокс (от англ. redox ← reduction-oxidation — окисление-восстановление) — это встречно-параллельные химические реакции, протекающие с изменением степеней окисления атомов, входящих в состав реагирующих веществ, реализующихся путём перераспределения электронов между атомом-окислителем и атомом-восстановителем.
Содержание [убрать]
1 Описание
1.1 Окисление
1.2 Восстановление
1.3 Окислительно-восстановительная пара
2 Виды окислительно-восстановительных реакций
3 Примеры
3.1 Окислительно-восстановительная реакция между водородом и фтором
3.2 Окисление, восстановление
4 См. также
5 Ссылки
[править] Описание

В процессе окислительно-восстановительной реакции восстановитель отдаёт электроны, то есть окисляется; окислитель присоединяет электроны, то есть восстанавливается. Причём любая окислительно-восстановительная реакция представляет собой единство двух противоположных превращений — окисления и восстановления, происходящих одновременно и без отрыва одного от другого.
[править] Окисление
Окисление - процесс отдачи электронов, с увеличением степени окисления.
При окисле́нии вещества в результате отдачи электронов увеличивается его степень окисления. Атомы окисляемого вещества называются донорами электронов, а атомы окислителя — акцепторами электронов.
В некоторых случаях при окислении молекула исходного вещества может стать нестабильной и ра на более стабильные и более мелкие составные части (см. Свободные радикалы) . При этом некоторые из атомов получившихся молекул имеют более высокую степень окисления, чем те же атомы в исходной молекуле.
Окислитель, принимая электроны, приобретает восстановительные свойства, превращаясь в сопряжённый восстановитель:
окислитель + e− ↔ сопряжённый восстановитель.
[править] Восстановление
Восстановле́нием называется процесс присоединения электронов атомом вещества, при этом его степень окисления понижается.
При восстановлении атомы или ионы присоединяют электроны. При этом происходит понижение степени окисления элемента. Примеры: восстановление оксидов металлов до свободных металлов при водорода, углерода, других веществ; восстановление органических кислот в альдегиды и спирты; гидрогенизация жиров и др.
Восстановитель, отдавая электроны, приобретает окислительные свойства, превращаясь в сопряжённый окислитель:
восстановитель — e− ↔ сопряжённый окислитель.
Несвязанный, свободный электрон является сильнейшим восстановителем.
[править] Окислительно-восстановительная пара
Окислитель и его восстановленная форма, либо восстановитель и его окисленная форма составляет сопряжённую окислительно-восстановительную пару, а их взаимопревращения являются окислительно-восстановительными полуреакциями.
В любой окислительно-восстановительной реакции принимают участие две сопряжённые окислительно-восстановительные пары, между которыми имеет место конкуренция за электроны, в результате чего протекают две полуреакции: одна связана с присоединением электронов, т. е. восстановлением, другая — с отдачей электронов, т. е. окислением.