Классификация электродов по устройству и по назначению

1. Какие электроды относятся к электродам I рода? Что значит «электрод обратим относительно катиона»?

 

2. Устройство электрода II рода. Как влияет концентрация присутствующего электролита на величину электродного потенциала и почему?

3. Как устроены и работают газовые электроды? Рассмотрите на примере водородного электрода.

4. Какой водородный электрод называется стандартным? Как он используется на практике?

5. Особенности построения окислительно-восстановительных электродов. Чем интересен хингидронный электрод?

6. Мембранные электроды. Устройство стеклянного электрода.

7.  Как рассчитывается электродный потенциал? Физический смысл φ ⁰ .

8. Какие электроды называются электродами сравнения? Приведите примеры.

9. Как определяют электродные потенциалы с помощью электродов сравнения?

10. Каково назначение индикаторных электродов (электродов определения)?

 

Вопросы и задачи для самоконтроля знаний

1. По какому принципу построен ряд напряжений?

2. Какова роль инертного металла в окислительно-восстановительном электроде?

3. Составьте электрод второго рода, если имеются Ag (металл), Ag(NO₃), K₂CrO₄, Pt (металл), HNO₃, K₂Cr₂O₇^, Ag₂CrO₄. Напишите уравнение электродной реакции и уравнение Нернста для этого электрода.

4. На каких электродах протекают следующие процессы:

 

Ag⁰ – e^- ↔ Ag⁺

Ag⁰ – e^- + Cl^- ↔ AgCl?

5. Потенциал водородного электрода в растворе уксусной кислоты равен -120 мВ по отношению к стандартному водородному электроду. Чему равен рН раствора при температуре 25 ⁰С?

Ответ: рН = 2, 03

6. Какова роль электродов сравнения?

В рабочей тетради составьте таблицу

 

Тип электрода	Запись устройства	Механизм возникновения электродного потенциала	Уравнение Нернста для расчета электродного потенциала	Электродная реакция
I род	Меz+ /Ме	1. Переход ионов из металла в раствор 2. Осаждение ионов раствора на металлическую пластинку		Mez+ + ze- ↔ Me
II род
И т.д.

 

Занятие второе

Материал предыдущего занятия следует выучить для выполнения самостоятельной работы.

 

Образец билета

1. Как возникает скачок потенциала на границе металл-вода и металл-раствор?

2. Устройство электрода второго рода. Формула Нернста для расчета электродного потенциала.

3. Стандартный водородный электрод: работа и назначение.

4. Как изменится потенциал цинкового электрода, если раствор ZnSO₄ разбавить в 10 раз? (φ ⁰Zn²⁺ /Zn = -0, 76B)

 

При подготовке к занятию изучите материал, рассмотрев следующие вопросы

II. Классификация элементов, измерение ЭДС

1. Какие процессы лежат в основе получения электрического тока в химических и концентрационных элементах?

2. Простые химические элементы. Элемент Вестона, его устройство, работа, назначение.

3. Сложные химические элементы. Рассмотрите работу элемента Якоби-Даниэля, запишите электродные реакции и суммарный процесс, приводящий к получению электрического тока.

4. Выведите формулу для расчета ЭДС. Что такое стандартная электродвижущая сила?

5. Из каких электродов составляют концентрационные цепи? Приведите примеры цепей без переноса и с переносом.

6. Как рассчитывается ЭДС концентрационных цепей?

7. Какие методы измерения ЭДС существуют?

8. Сущность компенсационного метода измерения ЭДС. Как составлена компенсационная схема? Что необходимо определить экспериментально, чтобы рассчитать ЭДС элемента?

9. Некомпенсационный метод измерения ЭДС.

10. Значение потенциометрических измерений.

11. Сущность потенциометрического метода определения рН среды.

 

III. Значение потенциометрических измерений. Определение рН среды потенциометрическим методом

1. Что означает термин «потенциометрия»?

2. Какие задачи в химии можно решать, используя потенциометрический метод?

3. В чем сущность потенциометрического метода определения рН среды?

4. Какие электроды выступают в роли электрода сравнения и электрода определения?

5. Как устроен и работает стеклянный электрод?

6. Достоинства потенциометрического метода определения рН среды (сравните с колориметрическим).

 

Вопросы и задачи для самоконтроля знаний

1. Какую роль в гальваническом элементе играет солевой мостик?

2. Можно ли измерить ЭДС элемента при помощи вольтметра? Ответ обоснуйте.

3. Существуют ли элементы, для которых величина ЭДС не зависит от величин стандартных электродных потенциалов? Если существуют, то укажите тип этих элементов.

4. Составьте схему гальванического элемента, в котором протекает следующая токообразующая реакция:

CuSO₄ + H₂ = Cu + H₂SO₄.

5. Элемент состоит из двух водородных электродов. Один электрод погружен в раствор с рН = 3, а другой находится в растворе с

рН = 1. Рассчитайте ЭДС при 25⁰С.            Ответ: ЭДС = 0, 118 В

6. Из каких электродов следует создать элемент, чтобы можно было определить рН среды?

 

В рабочей тетради

1. Приведите примеры всех типов элементов.

2. Запишите для них электродные и токообразующие реакции.

3. Выведите формулы для расчета ЭДС химических элементов (применяя уравнение изотермы реакции Вант-Гоффа) и концентрационных цепей.

4. Начертите компенсационную схему измерения ЭДС элементов.

ТЕМА 9.
ХИМИЧЕСКАЯ КИНЕТИКА И КАТАЛИЗ

 

Учебные цели

 

Принципиальную возможность той или иной реакции предсказывает термодинамика. Но на вопрос о том, как быстро осуществляется эта возможность и какой механизм имеет реакция, отвечает кинетика – наука о скоростях химических реакций, факторах, влияющих на нее, и механизмах реакций. Практическая значимость этого раздела физической химии очевидна, т.к. только зная законы кинетики и механизм реакции, можно управлять химическими процессами. От скорости реакции зависит выход продуктов, т.е. производительность труда и аппаратуры.

Одной из наиболее молодых и развивающихся медицинских дисциплин является фармакокинетика. Это учение о кинетических закономерностях распределения инородных веществ, в частности лекарственных препаратов, во внутренней среде организма. В отличие от биохимии фармакокинетика не занимается механизмами превращения веществ. Ее задача – количественное описание с помощью уравнений кинетики протекания во времени процессов всасывания, распределения, метаболизма и экскреции препаратов.

Кинетические закономерности используются в фармации, например, для определения срока годности лекарств.

Ускорение реакции в присутствии катализатора широко применяется в промышленности. К каталитическим процессам относятся синтез аммиака, производство серной кислоты, крекинг нефти, синтез каучука и много других. Катализаторы используются и при производстве лекарственных веществ. Велика роль ферментов в живой природе.

Изучив тему, вы должны

«знать» -

1. Основные понятия химической кинетики: скорость реакции, константа скорости, молекулярность, порядок реакции.

2. Простые реакции. Кинетические уравнения 0-, 1-, 2-ого порядков и методы определения порядка реакции.

3. Влияние температуры на скорость реакции. Уравнения Вант-Гоффа и Аррениуса.

4. Понятие энергии активации и способы её определения.

5. Теории активных столкновений и активированного комплекса.

6. Сложные реакции и принцип независимости.

7. Основные закономерности катализа.

8. Особенности разных видов катализа.

«уметь» -

1. Делать вывод и анализ кинетических уравнений разных порядков.

2. Рассчитывать скорость химических реакций при заданных условиях.

3. Определять константу скорости реакции, время протекания процесса.

4. Рассчитывать энергию активации процесса.

5. Делать выводы об изменении скорости реакции при изменении температуры, давления, концентраций реагирующих веществ

Учебные вопросы

 

1. Основные понятия химической кинетики.

2. Вывод и анализ кинетических уравнений 0-, 1-, 2-ого порядков. Методы определения порядка реакции.

3. Влияние температуры на скорость реакции. Уравнения Вант-Гоффа и Аррениуса.

4. Сложные реакции. Принцип независимости.

5. Катализ, его виды. Закономерности катализа. Роль катализатора в процессе.

Литература

 

1. Беляев А.П., Кучук В.И., Евстратова К.И., Купина Н.А., Малахова Е.Е. Физическая и коллоидная химия: Учебник / Под ред. Проф. Беляева А.П. – М.: ГЭОТАР - Медиа, 2008, стр. 358-380, 384-410.

2. Евстратова К.И., Купина Н.А., Малахова Е.Е. Физическая и коллоидная химия: учебник для фармацевтических ВУЗов и факультетов/ под ред. Евстратовой К.И. – М.: Высш. шк., 1990,

стр. 260-279; 282-301.

3. Ершов Ю.А., Попков В.А., Берлянд А.С., Книжник А.З. Общая химия. Химия биогенных элементов: учебник для ВУЗов/ под ред. Ершова Ю.А. – 2-е изд., испр. и доп. – М: Высш. шк., 2000,

стр. 391-422.

4. Олишевец Л.И. Физическая химия. Курс лекций. Томск, 2006,

стр. 105-140.

 

Методические указания студентам по подготовке к занятиям

Тема рассчитана на два занятия. На первом занятии рассматриваются вопросы № 1, 2, 3, а на втором – вопросы № 4 и 5.

 

Занятие первое

При подготовке к первому семинарскому занятию повторите закон действующих масс, понятия скорость и константа скорости реакции, правило Вант-Гоффа, смысл энергии активации и изучите материал, рассмотрев следующие вопросы

I. Основные понятия химической кинетики

1. Что понимают под скоростью реакции?

2. От каких факторов зависит скорость реакции?

3. Каков физический смысл константы скорости?

4. Какие факторы влияют на константу скорости реакции?

5. Дайте определение понятиям «молекулярность» и «порядок реакции». Может ли молекулярность совпадать с порядком реакции?

6.  На основании чего делается вывод о молекулярности реакции?

 

II. Вывод и анализ кинетических уравнений 0-, 1-, 2-ого порядков. Методы определения порядка реакции

1. Выведите кинетическое уравнение 0-ого порядка. Укажите размерность константы скорости.

2. Что такое период полупревращения?

3. Найдите связь константы скорости с периодом полупревращения для реакции 0-ого порядка.

4. В какой системе координат наблюдается линейная зависимость изменения концентрации от времени для реакций 0-ого порядка?

5. Выведите кинетическое уравнение 1-ого порядка. Укажите размерность константы скорости.

6. Найдите связь константы скорости с периодом полупревращения для реакции 1-ого порядка.

7. В какой системе координат наблюдается линейная зависимость изменения концентрации от времени для реакций 1-ого порядка?

8. Дайте вывод кинетическое уравнение 2-ого порядка. Укажите размерность константы скорости.

9. Какое уравнение связывает константу скорости с периодом полупревращения для реакции 2-ого порядка?

10. В какой системе координат наблюдается линейная зависимость изменения концентрации от времени для реакций 2-ого порядка?

11. Как зависит период полупревращения от начальной концентрации исходного вещества для реакций различных порядков?

12. Какие методы определения порядка реакции существуют? В чем их суть?

⇐ Предыдущая234567891011Следующая ⇒

Поделиться: