Gdzie wokół nas mamy do czynienia z procesami utleniania i ..., Prezentacje z Chemia

Pobierz Gdzie wokół nas mamy do czynienia z procesami utleniania i ... i więcej Prezentacje w PDF z Chemia tylko na Docsity! Gdzie wokół nas mamy do czynienia z procesami utleniania i redukcji? Wprowadzenie Przeczytaj Film samouczek Sprawdź się Dla nauczyciela Rozejrzyj się dookoła siebie. Czy widzisz jakieś reakcje redoks? W tym momencie w Twoim organizmie zachodzą setki takich procesów. Z każdym oddechem do swojego organizmu dostarczasz kolejnych porcji tlenu, który w trakcie oddychania przekształcany jest w tlenek węgla(IV). Ale skąd w powietrzu tlen? Jest to kolejny przykład reakcji redoks. Czy zastanawiasz się, gdzie jeszcze możemy odnaleźć reakcje redoks? Twoje cele Przeanalizujesz reakcje redoks zachodzące wokół nas. Zaproponujesz praktyczne wykorzystanie reakcji redoks w życiu codziennym. Zapiszesz równania reakcji redoks, wykorzystywanych w codzienności. Czy takie rzeczy, jak wytwarzanie szkła, produkcja żeliwa oraz prąd elektryczny mają coś wspólnego z reakcjami redoks? Źródło: domena publiczna, dostępny w internecie: www.pixabay.com. Gdzie wokół nas mamy do czynienia z procesami utleniania i redukcji? Przykład ogniwa nieodwracalnego Źródło: GroMar Sp. z o.o. opracowano na podstawie: M. Krzeczkowska, J. Loch, A. Mizera, Repetytorium chemia. Liceum – poziom podstawowy i rozszerzony, Warszawa – Bielsko-Biała 2010., licencja: CC BY-SA 3.0. Bezpośrednim źródłem prądu w ogniwie są reakcje redukcji kationów manganu na elektrodzie węglowej, która pełni funkcję katody, oraz utleniania cynku do kationów cynku na elektrodzie cynkowej, która z kolei pełni funkcję anody. Reakcje zachodzące w ogniwie można zapisać w sposób przedstawiony poniżej. Reakcja anodowa: Reakcja katodowa: Sumaryczne równanie reakcji: SEM (siła elektromotoryczna) takiego ogniwa wynosi 1,5 V. Ogniwo Leclanchégo jest ogniwem nieregenerowalnym. Kiedy zużyją się składniki tworzące baterię, nie można ich już odtworzyć. Bateria tego typu nie jest wygodna w użyciu. Zdecydowanie bardziej komfortowe są tzw. akumulatory, czyli ogniwa, które po wyczerpaniu mogą zostać zregenerowane i pracować ponownie. Regeneracja odbywa się w wyniku podłączenia zewnętrznego źródła prądu, który wymusza zajście procesów przeciwnych do tych mających miejsce w czasie pracy ogniwa. Przykładem tego typu układu jest akumulator ołowiowy. Zn⇆ Zn 2+ + 2e − 2 NH 4 + + 2e − + 2 MnO 2 ⇆ Mn 2 O 3 +H 2 O+ 2 NH 3 2 NH 4 + + Zn + 2 MnO 2 ⇆ Mn 2 O 3 +H 2 O+ 2 NH 3 + Zn 2+ Podczas korzystania z samochodu, bardzo ważnym aspektem jest odpowiedni poziom naładowania akumulatora. Pełni on rolę baterii magazynującej energię. Jednym z najczęściej spotykanych akumulatorów jest kwasowo‐ołowiowy. Składa się z elektrody ołowiowej, elektrody z tlenku ołowiu(IV) oraz z wodnego roztworu kwasu siarkowego(VI) o stężeniu około 37%. W akumulatorach zachodzą procesy odwracalne. Anoda: Katoda: Korozja metali Niezabezpieczone przed czynnikami atmosferycznymi, stalowe części metalowych konstrukcji z czasem pokrywają się charakterystycznym rdzawym nalotem tlenków. Korozja metali jest jednym z przykładów reakcji redoks, zachodzących dookoła nas. To złożony proces, w którym elektrony z atomów żelaza przenoszone są na atomy tlenu. Żelazo pełni funkcję reduktora, oddając elektrony i zwiększając swój stopień utlenienia. Tlen, kiedy przyjmuje elektrony, redukuje się, pełniąc tym samym funkcję utleniacza. Jednym z czynników przyspieszających proces korozji jest woda oraz obecność elektrolitów (np. roztworów soli). Pod wpływem niskiego pH, żelazo utleniane jest do żelaza(II): Następnie jony żelaza(II) ulegają dalszemu częściowemu utlenieniu do jonów żelaza(III). Redukcji ulega wówczas tlen, co można opisać następującym równaniem: Reakcje utleniania‐redukcji powszechnie występują dookoła nas. Jak łatwo zauważyć, czasami mają pozytywny aspekt w naszym życiu (produkcja i przechowywanie energii czy też otrzymywanie tlenu), a czasami negatywny (korozja metali). Pb + SO 4 2− ⇆ PbSO 4 + 2e − Ładowanie ←− PbO 2 + 3 H 3 O + +HSO 4 − + 2e − ⇆ PbSO 4 + 5 H 2 O Rozładowywanie → Fe → Fe 2+ + 2  e −  O 2   +  2 H 2 O  +  4e − → 4 OH − Słownik elektrolit (gr. ḗlektron „bursztyn”, lytós „rozpuszczalny”) związek chemiczny, który ulega procesowi rozpadu na jony pod wpływem wody i jest zdolny do przewodzenia prądu elektrycznego; gdy jest całkowicie zdysocjowany, mówimy o elektrolicie mocnym ogniwo galwaniczne układ, w którym – na skutek zachodzenia procesów chemicznych – powstaje prąd elektryczny elektroda (gr. ḗlektron „bursztyn”, hodós „droga”) układ składający się z przewodnika elektronowego stykającego się z przewodnikiem jonowym katoda (gr. káthodos „schodzenie”) elektroda, na której zachodzi reakcja redukcji anoda (gr. ana „w górę”, hodós „ścieżka”) elektroda, na której zachodzi reakcja utleniania SEM siła elektromotoryczna, różnica potencjałów katody i anody Bibliografia Encyklopedia PWN Pigoń, Ruziewicz Chemia fizyczna, cz. 1, PWN, Warszawa 1986 Bielański A., Podstawy chemii nieorganicznej, t. 2, Warszawa 2007. Pajdowski L., Chemia ogólna, Warszawa 2002. Atkins P., Jones L., Podstawy chemii, Warszawa Sprawdź się Pokaż ćwiczenia: 輸醙難 Ćwiczenie 1 Uzupełnij zdanie poprawnym zakończeniem. W reakcji spalania węgla kamiennego, węgiel pełni funkcję utleniacza tlen pełni funkcję reduktora tlen pełni funkcję utleniacza nie odnajdziemy przykładu reakcji redoks. Ćwiczenie 2 Która z pośród poniższych reakcji nie jest reakcją redoks? strącanie jodku ołowiu(II) z jodku potasu i azotanu(V) ołowiu(II) fotosynteza ładowanie akumulatora rdzewienie stalowych konstrukcji Ćwiczenie 3 Co pełni rolę elektrolitu w ogniwie Leclanchégo? Roztopiony chlorek sodu. Siarczan(VI) potasu. 37% roztwór kwasu siarkowego(VI). Nasycony roztwór chlorku amonu.         輸 輸 輸 Ćwiczenie 4 Źródło: GroMar Sp. z o.o. opracowano na podstawie: M. Krzeczkowska, J. Loch, A. Mizera, Repetytorium chemia. Liceum – poziom podstawowy i rozszerzony, Warszawa – Bielsko-Biała 2010, licencja: CC BY-SA 3.0. Ćwiczenie 5 Uzupełnij równanie reakcji, która zachodzi na anodzie w akumulatorze kwasowo-ołowiowym w trakcie ładowania. + 2 Pb Pt 3e − PbSO 4  e − ⇆ PtSO 4  + SO 4 2− SO 3 2− PbSO 3  Ćwiczenie 6 Uzupełnij schematyczne równanie reakcji, która zachodzi w komórkach roślin w trakcie fotosyntezy. + 6 + 6 6  CO O 2 12 H 2 O 6 CO 2 → C 6 H 12 O 6 H 2 O hν → Ćwiczenie 7 Uzupełnij równanie reakcji, zachodzącej na anodzie w ogniwie Leclanchégo. + 2 Zn 3+ Zn 2+ Mn 2 O 3 3e − Zn ⇆ 2 NH 4 + e − → H 2 O 2 MnO 2 2 NH 3 輸 醙 醙 醙 Ćwiczenie 8 Dichromian(VI) potasu ma silne właściwości utleniające. W środowisku kwaśnym, w reakcji z alkoholami, utlenia je do kwasów karboksylowych, redukując się do chromu na +III stopniu utlenienia. Reakcję tę wykorzystywano w dawnych alkomatach. Wyjaśnij, jaka wizualna zmiana mogła być podstawą testu trzeźwości, prowadzonego z wykorzystaniem dichormianu(VI) potasu. Odpowiedź: 2  Cr 2 O 2− 7   +  3  CH 3 CH 2 OH + 16 H 3 O +   →  4  Cr 3+   +  3  CH 3 COOH + 27 H 2 O Uzupełnij 難