Реакционная способность 3.2 · Реакции переноса электронов

Этот раздаточный материал охватывает выбранные темы SL для курса, впервые оцениваемого в 2025; он не является полным syllabus (учебной программой).

Предварительные требования: читать указанные количества и единицы, использовать арифметику и моделированные условия ниже.

Примеры являются оригинальными и вымышленными: они не представляют собой реальные измерения или реальные студенческие исследования.

Что могло бы объяснить это наблюдение?

• Раствор соли может давать другие продукты электролиза по сравнению с расплавом этой соли. Вода вносит конкурирующие частицы в систему.

Постройте модель

• Окисление — это потеря электронов, а восстановление — это присоединение электронов.
• При электролизе катионы движутся к катоду, а анионы — к аноду.
• Восстановление происходит на катоде.
• Окисление: потеря электронов.
• Восстановление: присоединение электронов.

Выберите доказательства для проверки гипотезы

• Предсказывайте продукты реакции, используя указанный электролит и материал электродов.
• В водном растворе могут образовываться водород или кислород, поскольку конкурируют виды, связанные с водой.
• Расплавленные соли содержат только ионы самой соли.

В лаборатории: используйте источник питания постоянного тока с низким напряжением, одобренные электроды и школьную оценку рисков. Собирайте газы только одобренным методом. Демонстрации с хлором должны проводиться под контролем учителя; не разрешайте студентам самостоятельно получать опасные газы.

Работайте с известными величинами

• Известно: ион меди принимает два электрона.
• Полуреакция: Cu²⁺ + 2e⁻ → Cu.
• Для одного моля Cu²⁺ требуется два моля электронов.
• Для 0.050 моль меди количество электронов = 2 × 0.050 = 0.100 моль.

Ваш ход: сколько моль электронов необходимо для восстановления 0.20 моль Cu²⁺ до меди?

Проверьте вывод и его границы применимости

• Знаки электродов зависят от типа элемента.
• В электролитической ячейке катод отрицательный; восстановление остаётся определяющим процессом на катоде в любой ячейке.

Неверно: восстановление означает потерю электронов. Восстановление определяется как присоединение электронов (OILRIG: окисление — потеря, восстановление — присоединение). На катоде происходит восстановление во всех типах ячеек, независимо от знака электрода.

Ключевые моменты:

• Окисление — это потеря электронов, а восстановление — это присоединение электронов.
• Предсказывайте продукты реакции, используя указанный электролит и материал электродов.
• Обращайте внимание: признаки электрода зависят от типа ячейки.

Запись от 0.30 моль электронов

• Полуреакция: Cu2²⁺ + 2e⁻ → Cu.
• Определите количество электронов, необходимое для восстановления 0.15 моль ионов меди(II). Восстановление — это присоединение электронов.