10 жаратылыстану-математика бағытындағы 10-сыныбына арналған оқулық 1-бөлім

Бейтарап ортада жүретін тотығу-тотықсыздану реакцияларын теңестіру ережесі

1. 
   Бейтарап орта шартты деп есептелінеді. Шын мәнінде тұз гидро-лизденгенде орта әлсіз қышқылдық (рН = 6-7) немесе әлсіз негіздік (рН = 7-8) болуы мүмкін. Сондықтан жартылай реакция екі әдіспен жазылады:
   

а) тұздың гидролизі ескерілмейді. Орта бейтарап болғандықтан жартылай реакцияның сол жағына су қосады. Сонда бір жартылай реакция қышқылдық орта, ал екіншісін сілтілік орта деп қарастырады; ә) егер реакция сызбанұсқасы бойынша ортаны анықтау мүмкін болса, онда жартылай реакцияны сәйкесінше қышқылдық орта немесе

сілтілік орта деп есептеп теңестіреді:

196

1. SO2 + HBrO3 + H2O → H2SO4 + Br2
SO	0	+ HBrO				– + H		O → H			SO^2–	+ Br0
	2				3		2			2	4	2
SO	0	+ 2H	2	O0			– 2ē → SO2– + 4H+							5
	2									4
2BrO3^– + 6H2O +10ē										→ Br2^0 + 12OH^–				1
5SO + 10H					2	O+6H			2	O + 2BrO–		→ 5SO2–		+ Br	2	+
		2									3	4

16H₂O

5SO₂ + 2BrO₃^– + 4H₂O → 5SO₄^2– + Br₂ + 8H⁺ 2H+ = 2H+
20H+ + 12OH–

12H₂O + 8H⁺

5SO₂ + 4H₂O + 2HBrO₃ = 5H₂SO₄ + Br₂

2. 
   Na₂SO₃ + KMnO₄ + H₂O → MnO₂ + Na₂SO₄ + KOH
   

• 
  MnO₂⁰ + Na₂SO₄^2– + KOH
  

• 
  → SO₄^2– + 2H^–3
  

• 
  _{→ MnO2 + 4OH–2}^{Na2SO32–+KMnO4–+H2O}SO₃^2–+H₂O–2_{MnO4–+2H2O+3}
  

3SO^2– + 3H O + 4H O + 2MnO^– 3224

• 
  2MnO₂ + 6H⁺+ 8OH^– + 3SO₄^2–
  

		7H	O					6H	O + 2OH–
		2		– → 3SO2–				2
3SO2–	+ H	O + 2MnO				+ 2MnO	2	+ 2OH–
3	2			4	4

6Na+ + 2K+ = 6Na+ + 2K+

3Na₂SO₃ + 2KMnO₄ + H₂O = 3Na₂SO₄ + 2MnO₂ + 2KOH

Электрондық-иондық баланс әдісінің электрондық баланс әдісінен айырмашылықтары бар. Тотығу және тотықсыздану процестерінде реакцияға қатысатын нақты бөлшектер (NO₂^– , CrO₄^– ) жазылады. Күшті элек-тролиттер үшін бұл бөлшектер — иондар, әлсіз электро-литтер мен аз еритін заттар үшін молекулалар болып

табылады. Қажетті жағдайда қышқыл ортада H₂O және H+ иондары, сілтілік ортада — H₂O және OH^– иондары қолданылады.

1. 
   Тотығу және тотықсыздану процестерін сипаттайтын сызбанұсқаларды табыңдар:
   

1) CO²₃^– → CO₂

2) Al₃C₄ → CH₄

3. 
   CO₂ → CO
   
4. 
   CH₄ → CO₂
   

2. 
   Мырыш пен концентрлі азот қышқылының әрекеттесу реакциясындағы тотықсыздандырғышты көрсетіңдер: 1) Zn2+; 2) NO–₃ ; 3) H+; 4) Zn0?
   
3. 
   Вольфрам (VI) оксиді мен сутектің әрекеттесу реакциясындағы тотықтырғыш:
   
   1. 
      W+6; 2) H0; 3) O–2; 4) W0?
      
4. 
   CaO алуға болатын екі реакцияны жазыңдар (тотығу-тотықсыздану реакциясы және тотығу-тотықсыздануға жатпайтын реакция теңдеуімен).
   

2. 
   Реакциялардан тотықтырғыш пен тотықсыздандырғышты табыңдар. Алғашқы 3 реакцияны электрондық-иондық баланс әдісімен теңестіріңдер:
   

197

а)KI+O₃+H₂O→KOH+O₂+I₂
ә) H₂S + H₂SO₄(к) → SO₂ + H₂O
б) H₂S + Cl₂ + H₂O → H₂SO₄ + HCl
в) Ca₃(PO₄)₂ + SiO₂ + C → P + CaSiO₃ + CO
г) KBrO₃ + XeF₂ + H₂O → KBrO₄ + Xe + HF
д) KI + H₂O₂ + H₂SO₄ → I₂ + K₂SO₄ + H₂O

• 
  1. Массасы 0,92 г бір валентті металл сумен реакцияға түскенде 0,448 л (қ.ж.) сутек тотықсызданады. Реакция нәтижесінде қандай металл тотығады?
  
• 
  2. Массасы 2 г мыстың алюминиймен қоспасы сұйылтылған күкірт қышқылында ерітілді. Реакция нәтижесінде 1,12 л (қ.ж.) газ бөлінді. Қандай металл тотығу-тотықсыздану реакциясына түсетінін анықтаңдар. Қоспадағы реакцияға түспеген
  

металдың массалық үлесін есептеңдер.Жауабы: 55%.

Тотығу-тотықсыздану реакциясын зерттеу

Мынадай ТТР жүргізіңдер. Калий перманганатының (марганцовка­, алғашқы көмек жинағындағы) аздаған бөлі­ гін суға ерітіңдер. Бұл ерітіндіге сутек пероксидінің ерітін­ дісін немесе құрғақ пергидроль қосыңдар. Реакцияның белгілерін анықтаңдар. Осы реакцияның теңдеуін жазып, электрондық баланс және жартылай реакция әдісімен тиісті коэффициенттерді қойыңдар.

§ 47. ЭЛЕКТРОХИМИЯЛЫҚ ПОТЕНЦИАЛДАР ҚАТАРЫ

Бүгінгі сабақта:

• 
  металдардың
  

электрохимиялық кернеу қатарының мәнін түсінеміз


Тірек ұғымдар

• 
  Қосарланған электрлік қабат
  

• 
  Электродтық потен­ циал
  

• 
  Гальваникалық элемент
  

• 
  Стандартты сутекті электрод
  

• 
  Стандартты электрод­ тық потен­циал.
  

Егер металл тақташасын суға батырса, онда судың полюсті молекулаларының әсерінен металдың иондары тақташаның бетінен ажы-рап, гидратталған күйде сұйық фазаға ауысады (60-сурет).

Ерітіндіде оң заряд жиналып, ал ме-талл тақташада — электрондардың көбеюі нәтижесінде теріс заряд жиналады. Ерітінді­ дегі катиондар мен металдардың артық электрондарының электростатикалық тарты-луы нәтижесінде, фазалардың бөліну бетінде қосарланған электрлік қабат пайда болады. Ол металл иондарының әрі қарай ерітіндіге өтуін тежейді. Белгілі бір уақытта ерітінді мен ме-талл тақташасы арасында тепе-теңдік орнайды және оны мына теңдеумен көрсетуге болады:

Ме0 = Меⁿ+ + nē

Бұндағы, n — бөлінетін электрондардың саны. Металл мен ерітінді арасындағы қосарланған электродтық қабатта пайда болатын потен-

198

циалдар айырымы — электродтық потенциал деп аталады.

Тепе-теңдік кезінде әр металл белгілі
бір электродтық потенциалға ие бола-
ды.
Жеке электродтың (металдың) по-
тенциалын тікелей өлшеу мүмкін емес.
Сол себепті электродтық потенциал-
дарды стандартты сутекті электродпен
өлшейді. Оның электродтық потенциа-
лы нөлге тең деп қабылданған.		60-сурет. Қосарланған
Стандартты сутекті электрод Н+
		электродтық қабаттың сызба­
иондарының­	концентрациясы 1 моль/л	нұсқасы

қышқыл ерітіндісіне батырылған

платина тақташасынан тұрады. Пла­тинаға адсорбцияланған сутек газтектес сутекпен тепе-теңдікте болады.

Электродта пайда болатын кернеу былайша түсіндіріледі. Газ тәрізді сутек платинаға адсорбцияланып, атомға айналады:

H₂L2H

Электродты былай бейнелейді Pt, H₂/H+. Тақташа бетінде түзілетін атомдық сутек, ерітіндідегі сутек иондары және платина арасында динамикалық тепе-теңдік орнайды:

HLH++ē

Процестің жиынтық теңдеуі:

H₂L2H⁺+2ē

Тақташа тотығу-тотықсыздану процесіне қатыспайды тек сутек атомдарынының түзілуін қамтамасыз етеді.

Егер қандай да бір металды кон-

центрациясы 1 моль/л сол металдың

H2

тұзының ерітіндісіне батырып, стан-

(1 атм)

дартты сутектік электродпен қосса,

гальва­никалық­

элемент түзіледі (61-су-

рет). 25°С темпе­рат­урада өлшенген

электр қозғаушы күші (ЭҚК) металдың

H^+

электродтық­

потенциалын сипаттай-

c(HCl) = 1 м

Pt

ды. Электродтық потенциал Е0 деп

белгіленеді.

Гальваникалық элементтің электр

Сұлба

қозғаушы күші (ЭҚК) деп, катод пен

2H++2ē

анодтың (тотықтырғыш пен тотық­

H2

H+

H2

Pt

сыздандырғыштың) электродтық по­

61-сурет. Стандартты сутекті

тенциалдарының­

айырымын айтады.

электродтың сызбанұсқасы

199

Стандартты сутекті электродқа қатысты­ кейбір заттар тотықтырғыш, басқалары тотықсыздандырғыш бола алады. Қазіргі уақытта іс жү­ зінде­ барлық металдардың және көптеген бейметалдардың стандарт­ ты потенциалдары белгілі. Бұл олардың­ тотықсыздандырғыш немесе тотық­тырғыш, яғни электрондарды беру немесе қосып алу қасиеттерін сипаттайды.
Сутекке қатысты тотықсыз­­дандыр­ғыштардың электродтық потен­

циалы теріс (–) мәнге, ал тотықтырғыштардың­ электродтық потенциалы оң (+) мәнге ие болады (61-сурет).

Егер металдарды стандартты электродтық потенциалдарының өсу реті бойынша орналастырса, Н.Н. Бекетов ұсынған металдардың электрохимиялық кернеу қатары алынады (37-кесте).

37-кесте