Χημεία (Γ Γενικού Λυκείου - Ομάδα Προσ/σμού Θετικών Σπουδών και Σπουδών Υγείας): Ηλεκτρονικό Βιβλίο

(1.4) Νόμος ηλεκτρόλυσης

Νόμοι Faraday -Υπολογισμοί

Η πειραματική μελέτη του φαινομένου της ηλεκτρόλυσης οδήγησε τον Faraday (1833) στο προσδιορισμό σχέσεων μεταξύ των μαζών που ελευθερώνονται (προϊόντα ηλεκτρόλυσης) και της ποσότητας ηλεκτρισμού που διέρχεται από τον ηλεκτρολυτικό αγωγό. Οι ποσοτικές αυτές σχέσεις περιγράφονται από τους ακόλουθους δύο νόμους:
Πρώτος νόμος. Η μάζα της ουσίας που αποτίθεται σε κάθε ηλεκτρόδιο είναι ανάλογη της ποσότητας του ηλεκτρισμού (ηλεκτρικού φορτίου) που διέρχεται από τον ηλεκτρολυτικό αγωγό.
Δεύτερος νόμος. Οι μάζες των διαφορετικών ιόντων που αποτίθενται στα ηλεκτρόδια κατά τη δίοδο της ίδιας ποσότητας ηλεκτρισμού (ηλεκτρικού φορτίου) είναι χημικά ισοδύναμες, είναι δηλαδή ανάλογες προς τα γραμμοϊσοδύναμα (g-eq) αυτών.
Ένα γραμμοϊσοδύναμο (g-eq) ιόντος ισούται με το πηλίκο του mol αυτού δια του αριθμού των στοιχειωδών φορτίων αυτού. Δηλαδή, για ένα ιόν της μορφής Μⁿ⁺ έχουμε : 1 g-eq =1mol/n
Σήμερα για τον υπολογισμό των ποσοτήτων των ουσιών που ελευθερώνονται στην κάθοδο και στην άνοδο δε χρειάζεται να χρησιμοποιούμε τους νόμους του Faraday. Εξ΄ άλλου τα τελευταία χρόνια οι εκφράσεις γραμμοϊσοδύναμο (g-eq) τείνουν να εξαλειφθούν από τη διεθνή βιβλιογραφία.
Ο υπολογισμός των ηλεκτρολυόμενων μαζών μπορεί εύκολα να γίνει με βάση τη στοιχειομετρία των οξειδοαναγωγικών αντιδράσεων που λαμβάνουν χώρα κατά την ηλεκτρόλυση.
Για τους υπολογισμούς αυτούς θα πρέπει επίσης να γνωρίζουμε ότι,

Ν_Α (6,02 10²³) ηλεκτρόνια έχουν φορτίο 96 500 C. Η ποσότητα αυτή του φορτίου ονομάζεται σταθερά Faraday και συμβολίζεται, F.

Ο Michael Faraday (1791- 1867) ήταν ένα από τα δέκα παιδιά ενός Άγγλου σιδηρουργού, εγκατέλειψε το σχολείο σε ηλικία 12 ετών για να εργασθεί σ’ ένα βιβλιοπωλείο. Ο εργοδότης του (εντελώς παράδοξα για κείνη την εποχή) του επέτρεψε την μελέτη τις ελεύθερες ώρες του. Όταν έγινε 21 ετών επισκέφτηκε τον Davy καθηγητή στο Βασιλικό Ινστιτούτο. Ο Davy εξεπλάγη από τις γνώσεις και τον ενθουσιασμό και του προσέφερε θέση βοηθού στο Ινστιτούτο.
Ο Faraday μεταξύ άλλων μελέτησε την υγροποίηση των αερίων και ανακάλυψε το βενζόλιο. Κυρίως όμως έγινε γνωστός από τις εργασίες του στον ηλεκτρισμό. Εκτός των άλλων είναι ο πρώτος που ανακάλυψε τον ηλεκτρικό κινητήρα. Για πολλά χρόνια αρρώστησε από τα υλικά που χρησιμοποιούσε στα πειράματά του, κατά πάσα πιθανότητα από τον υδράργυρο. Ευτυχώς όμως, η υγεία του αποκαταστάθηκε και συνέχισε απρόσκοπτα το επιστημονικό του έργο. Όσο ήταν στη ζωή δεν έτυχε της αναγνώρισης που θα έπρεπε. Ωστόσο, ο ίδιος ένιωθε βαθιά ικανοποίηση για τα επιτεύγματα του.

F = NA e = 6,02 10²³ mol^-1^. 1,062 10^-19 C = 96 500 C mol^-1

Για παράδειγμα κατά την ηλεκτρόλυση τήγματος NaCl λαμβάνουν χώρα οι αντιδράσεις:
Κάθοδος: 2Na⁺ + 2e^- → 2Na
Άνοδος: 2Cl^- - 2e^- → Cl₂
Απ’ αυτές προκύπτει ότι:
Κατά τη δίοδο 2 mol e^- ελευθερώνονται 2 mol N_Α και 1 mol Cl₂. ή 2 · 96 500 C ελευθερώνουν 2 mol N_Α και 1 mol Cl₂.

Παράδειγμα 1.5

Κατά την ηλεκτρόλυση διαλύματος H₂SO₄ εκλύονται στην άνοδο 32 g O₂. Ποιο είναι το φορτίο που πέρασε μέσα από το διάλυμα;

ΛΥΣΗ
Άνοδος: 2OH^- - 2e^- → H₂O + ½O₂

x = 4 · 96 500 C

Εφαρμογή

Κατά την ηλεκτρόλυση διαλύματος NaOH εκλύονται στην άνοδο 8 g O₂. Ποιο είναι το φορτίο που πέρασε από το διάλυμα;

(1 F)

Παράδειγμα 1.6

Κατά την ηλεκτρόλυση διαλύματος CuSO₄ χρησιμοποιούνται ηλεκτρόδια Cu που ζυγίζουν 20 g το καθένα, ενώ από τον ηλεκτρολύτη πέρασε φορτίο 9 650 C. Ποια είναι η μάζα των ηλεκτροδίων μετά την ηλεκτρόλυση;

ΛΥΣΗ
Κάθοδος: Cu²⁺ + 2e^- → Cu
Άνοδος: Cu – 2e^- → Cu²⁺
Με φορτίο 2 Ν_Α e^- αποτίθεται 1 mol Cu και διαλύεται 1 mol Cu²⁺
Εικόνα
x = 3,2 g και y = 3,2 g
Άρα μετά την ηλεκτρόλυση έχουμε:
m_{καθόδου} = (30+3,2) g = 23,2 g
m_ανόδου = (20-3,2) g = 16,8 g

Εφαρμογή

Κατά την ηλεκτρόλυση διαλύματος CuSO₄ χρησιμοποιούνται ηλεκτρόδια Cu, που ζυγίζουν 30 g το καθένα, ενώ από τον ηλεκτρολυτικό αγωγό πέρασε φορτίο 19 300 C. Ποια είναι η διαφορά μάζας ανάμεσα στα δύο ηλεκτρόδια μετά την ηλεκτρόλυση;

ΥΠΟΛΟΓΙΣΜΟΙ ΓΙΑ ΤΗ
ΣΥΣΧΕΤΙΣΗ ΜΑΖΑΣ ΚΑΙ
ΗΛΕΚΤΡΙΚΟΥ ΦΟΡΤΙΟΥ
ΚΑΤΑ ΤΗΝ ΗΛΕΚΤΡΟΛΥΣΗ

(12,8 g)

Γνωρίζεις ότι...

Τεχνητή φωτοσύνθεση

Το πρόβλημα των καυσίμων εξακολουθεί και είναι οξύ. Το πετρέλαιο, το κάρβουνο και το φυσικό αέριο αρχίζουν να λιγοστεύουν και είναι ήδη ακριβά. Επιπλέον επιβαρύνουν δυσανάλογα το περιβάλλον. Το ιδανικό θα είναι ένα καύσιμο που «ποτέ δεν θα τελειώνει» και κατά την χρήση του δεν θα μολύνει την ατμόσφαιρα. Ένα τέτοιο καύσιμο είναι το υδρογόνο. Από πρώτη όψη αυτό μπορεί να παράγεται με ηλεκτρόλυση νερού. Όμως, η απαιτούμενη για την ηλεκτρόλυση ενέργεια είναι μεγαλύτερη από εκείνη που θα παίρνουμε από την καύση του Η₂.
Η φύση όμως μας έχει προμηθεύσει το «εργοστάσιο» για την παραγωγή του Η₂. Το χημικό αυτό εργοστάσιο υπάρχει ακόμα και σε κάθε αυλή των σπιτιών. Και αυτό δεν είναι άλλο από τα πράσινα φύλλα των φυτών και η διαδικασία είναι η πιο ζωογόνα οξειδοαναγωγική αντίδραση, η φωτοσύνθεση. Με αυτήν παράγονται γλυκόζη , κυτταρίνη και άμυλο , αποθηκεύοντας την ηλιακή ενέργεια σαν μελλοντικό καύσιμο, το ξύλο.
Αυτή την λογική προσπαθούν οι επιστήμονες να την υλοποιήσουν και να παράγουν Η₂ από ηλεκτρόλυση νερού με μόνη πηγή ενέργειας το ηλιακό φως.. Αυτό το προσπαθούν με τα λεγόμενα φωτοηλεκτροχημικά στοιχεία τα οποία είναι ηλεκτρολυτικά στοιχεία τα οποία πραγματοποιούν την αντίδραση Η₂Ο → Η₂ + 1/8 Ο₂ χρησιμοποιώντας το ηλιακό φως. Προσέξτε, αυτά διαφέρουν από τα φωτοβολταϊκά στοιχεία τα οποία μετατρέπουν το ηλιακό φως απευθείας σε ροή ηλεκτρονίων (ρεύμα.). Αυτά όπως είπαμε παράγουν Η₂ το οποίο θα χρησιμοποιηθεί σαν καύσιμο.
Οι συσκευές αυτές σαν άνοδο χρησιμοποιούν ημιαγωγούς και σαν κάθοδο αδρανή μέταλλα, όπως π.χ. λευκόχρυσο. Η απόδοση των φωτοηλεκτροχημικών στοιχείων φτάνει το 10%, ενώ εκείνη της φωτοσύνθεσης μόλις το 3%. Η απόδοση αυτή μπορεί να αυξηθεί με τη χρήση ορισμένων χρωστικών οι οποίες απορροφούν έντονα την ηλιακή ακτινοβολία. Για ακόμα μια φορά η επιστήμη αντιγράφει την φύση, διότι μην ξεχνάτε ότι στα πράσινα φύλλα υπάρχει η χλωροφύλλη η οποία απορροφά το κόκκινο και το μπλε από τα μήκη κύματος του ηλιακού φωτός.

Φωτοηλεκτροχημικό στοιχείο

Ανακεφαλαίωση
1.	Αριθμός οξείδωσης (Α.Ο.) ενός ιόντος σε μια ιοντική ένωση είναι το φορτίο του ιόντος. Αριθμός οξείδωσης ενός ατόμου σε μια ομοιοπολική ένωση, ονομάζεται το φαινομενικό φορτίο που θα αποκτήσει το άτομο αν τα ζεύγη ηλεκτρονίων δοθούν σ’ εκείνο το άτομο που τα έλκει περισσότερο.
2.	Σήμερα πλέον οξείδωση ονομάζεται η αύξηση του Α.Ο. και αναγωγή η ελάττωση του Α.Ο.
3.	Οι αντιδράσεις διακρίνονται σε αντιδράσεις οξειδοαναγωγικές και μη οξειδοαναγωγικές ή μεταθετικές.
4.	Οξειδωτικά σώματα, ονομάζονται τα σώματα (στοιχεία ή ενώσεις) που προκαλούν οξείδωση, γιατί περιέχουν άτομα που μπορούν να αναχθούν. Αναγωγικά σώματα, ονομάζονται τα σώματα (στοιχεία ή ενώσεις) που προκαλούν αναγωγή, γιατί περιέχουν άτομα που μπορούν να οξειδωθούν.
5.	Η ισοστάθμιση (εύρεση συντελεστών) των αντιδράσεων οξειδοαναγωγής στηρίζεται στην παρατήρηση ότι η συνολική αύξηση του Α.Ο.του αναγωγικού πρέπει να είναι κατ’ απόλυτη τιμή ίση με τη συνολική ελάττωση του αριθμού οξείδωσης του οξειδωτικού.
6.	Ηλεκτρόλυση ονομάζεται το σύνολο των αντιδράσεων οξείδωσης και αναγωγής που λαμβάνουν χώρα, όταν σε ένα τήγμα ή διάλυμα ηλεκτρολύτη εφαρμόσουμε κατάλληλη διαφορά δυναμικού.
7.	Η σειρά εκφόρτισης στην κάθοδο για τα συνήθη κατιόντα όταν βρίσκονται σε παραπλήσιες συγκεντρώσεις και με αδρανή ηλεκτρόδια είναι: Au³⁺, Pt²⁺, Ag⁺, Cu²⁺, H⁺(οξύ), Pb²⁺, Sn²⁺, Ni²⁺, [H₂O], Fe²⁺, Cr³⁺, Zn²⁺, Mn²⁺, Al³⁺, Mg²⁺, Na⁺, Ca²⁺, Ba²⁺, K⁺ H σειρά εκφόρτισης στην άνοδο για τα συνήθη ανιόντα, όταν βρίσκονται σε παραπλήσιες συγκεντρώσεις και με αδρανή ηλεκτρόδια, είναι: S^2-, OH^-(βάση), I^-, [H₂O], Br^-, Cl^-, οξυγονούχα ιόντα, F^-.
8.	Κατά την ηλεκτρόλυση άνοδος είναι το θετικό ηλεκτρόδιο, στο οποίο λαμβάνει χώρα οξείδωση και κάθοδος είναι το αρνητικό ηλεκτρόδιο, στο οποίο λαμβάνει χώρα αναγωγή.
9.	Ο υπολογισμός των ποσοτήτων που ελευθερώνονται στα δύο ηλεκτρόδια μπορεί να γίνει εύκολα με τη στοιχειομετρία. Για τους υπολογισμούς θα πρέπει να γνωρίζουμε ότι: 1 mol e^- (N_A ηλεκτρόνια) έχουν φορτίο 1 Faraday (96 500 C).

Λέξεις Κλειδιά

Αριθμός Οξείδωσης
Οξείδωση
Αναγωγή
Οξειδοαναγωγική αντίδραση
Μεταθετική αντίδραση
Οξειδωτικό σώμα
Αναγωγικό σώμα
Ηλεκτρόλυση
Ηλεκτρολυτικά στοιχεία
Μεταλλικοί αγωγοί
Ηλεκτρολυτικοί αγωγοί
Άνοδος
Κάθοδος
Σειρά εκφόρτισης

Ερωτήσεις – Ασκήσεις - Προβλήματα
Ερωτήσεις Επανάληψης
1.	Tι είναι αριθμός οξείδωσης ατόμου ή ιόντος;
2.	Ποιοι πρακτικοί κανόνες χρησιμοποιούνται για τον υπολογισμό του Α.Ο.;
3.	Πώς ορίζεται σήμερα η οξείδωση και η αναγωγή;
4.	Πώς διακρίνεται μια οξειδοαναγωγική από μια μεταθετική αντίδραση;
5.	Τι ονομάζεται οξειδωτική ουσία και τι αναγωγική;
6.	Τι ονομάζεται ηλεκτρόλυση;
7.	Ποιες είναι οι σημαντικότερες διαφορές μεταξύ των ηλεκτρολυτικών και μεταλλικών αγωγών;
8.	Τι ονομάζεται κάθοδος κατά την ηλεκτρόλυση και τι φαινόμενο λαμβάνει χώρα σε αυτή;
9.	Τι ονομάζεται άνοδος κατά την ηλεκτρόλυση και τι φαινόμενο λαμβάνει χώρα σε αυτή;
10.	Ποια είναι η σειρά εκφόρτισης των κυριότερων κατιόντων όταν αυτά βρίσκονται σε παραπλήσιες συγκεντρώσεις;
11.	Ποια είναι η σειρά εκφόρτισης των κυριότερων ανιόντων όταν αυτά βρίσκονται σε παραπλήσιες συγκεντρώσεις;
12.	Ποιο είναι το φορτίο 1 mol ηλεκτρονίων;

Ασκήσεις - Προβλήματα
α. Ορισμοί – Αριθμός οξείδωσης – οξείδωση – αναγωγή
13.	Να βρείτε τον αριθμό οξείδωσης του P στις ουσίες: H₃PO₄, P₄, PH₃, H₃PO₃.
14.	Να βρείτε τον αριθμό οξείδωσης του Mn στις ουσίες: MnO₂, K₂MnO₄ (μαγγανικό κάλιο), KMnO₄ (υπερμαγγανικό κάλιο).
15.	Να βρείτε τον αριθμό οξείδωσης του Cl στις ουσίες: HCl, HClO, KClO₃, Cl₂, KClO₄, ClO-Ca-Cl (χλώριο υποχλωριώδες ασβέστιο ή χλωράσβεστος).

16.

Να συμπληρώσετε τα κενά στις ακόλουθες προτάσεις:
α. Αριθμός οξείδωσης ενός ατόμου σε μια ομοιοπολική ένωση, ονομάζεται το ……………. ………………….. που θα αποκτήσει το άτομο αν τα κοινά ζεύγη ηλεκτρονίων αποδοθούν σ’ εκείνο το άτομο που ……………….. ……………….. .
β. Οξείδωση είναι η ……………….. του Α.Ο. ενός ατόμου ή ιόντος.
γ. Οξειδωτικά σώματα ονομάζονται τα σώματα που προκαλούν …………………, γιατί περιέχουν άτομα που μπορούν να ………………… .
δ. Αναγωγικά σώματα ονομάζονται τα σώματα που προκαλούν …………………, γιατί περιέχουν άτομα που μπορούν να ………………… .

17.

Σε κάθε ουσία της πρώτης στήλη να αντιστοιχίσετε τον Α.Ο. του αζώτου σ’ αυτή την ουσία που είναι γραμμένη στη δεύτερη στήλη.

1η στήλη	2η στήλη
HNO₃	-2
NO₂	0
HNO₂	-3
NO	+5
N₂O	+4
N₂	+1
NH₂OH	-1
NH₂NH₂	+2
NH₃	+3

18.

Να χαρακτηρίσετε με ένα Σ κάθε σωστή από τις επόμενες προτάσεις και με ένα Λ κάθε λανθασμένη πρόταση.
α. Κάθε αποβολή ηλεκτρονίων είναι οξείδωση.
β. Σε κάθε οξείδωση παρατηρείται πραγματική αποβολή ηλεκτρονίων.
γ. Κάθε πρόσληψη ηλεκτρονίων είναι αναγωγή.
δ. Σε κάθε αναγωγή παρατηρείται πραγματική πρόσληψη ηλεκτρονίων.
ε. Οξειδωτικό σώμα είναι αυτό που οξειδώνεται.
στ. Αναγωγικό σώμα είναι αυτό που ανάγεται.

19.

Για την αντίδραση 2Na + Br₂ → 2NaBr ποια από τις ακόλουθες προτάσεις είναι σωστή;
α. Το Na ανάγεται.
β. To Br₂ οξειδώνεται.
γ. Το Na δρα ως αναγωγικό.
δ. Το Br₂ δρα ως αναγωγικό.

20.

Σε κάθε μια έκφραση της πρώτης στήλης, να αντιστοιχίσετε την αντίστοιχη έννοια της δεύτερης στήλης.

I	II
αποβολή ηλεκτρονίων	ανάγεται
αύξηση αριθμού οξείδωσης	αναγωγή
οξειδωτικό	οξείδωση
αναγωγικό	οξείδωση
πρόσληψη ηλεκτρονίων	οξειδώνεται
ελάττωση αριθμού οξείδωσης	αναγωγή

21.

Γιατί ο ορισμός «οξείδωση είναι η αύξηση του αριθμού οξείδωσης ενός ατόμου ή ιόντος» είναι γενικότερος από τον ορισμό «οξείδωση είναι η αποβολή ηλεκτρονίων»;

22.

Ποια από τις επόμενες θερμικές διασπάσεις δεν είναι οξειδοαναγωγή;
α. 2HgO Εικόνα

2Hg + O₂
β. 2ΚClO₃ Εικόνα

2KCl + 3O₂
γ. CaCO₃ Εικόνα

CaO + CO₂
δ. CH₄ Εικόνα

C + 2H₂

23.

Να συμπληρώσετε κάθε κενό με μια λέξη:
Στην αντίδραση:
C + O₂ → CO₂, ο C είναι …………….… σώμα.
Στην αντίδραση:
C + 2H₂ → CH₄, o C είναι …………..….... σώμα.

24.

Να καθορίσετε το οξειδωτικό και το αναγωγικό σώμα σε κάθε μια από τις ακόλουθες αντιδράσεις:
P + 5HNO₃ → H₃PO₄ + NO₂ + H₂O
CO + FeO → Fe + CO₂
MnO₂ + 4HCl → MnCl₂ + Cl₂ + 2H₂O
3Ag + 4HNO₃ → 3AgNO₃ + NO + 2H₂O
Cl₂ + 2NaBr → 2NaCl + Br₂

25.

Στην αντίδραση: SO₂ + 2H₂S → 3S + 2H₂O,
το SO₂ δρα ως ………………. σώμα, γιατί το θείο ……………..... από Α.Ο.= +4 σε Α.Ο.=……. .
Στην αντίδραση: SO₂ + 2HNO₃ → H₂SO₄ + NO₂,
το SO₂ δρα ως ………………. σώμα, γιατί το θείο ……………..... από Α.Ο.= +4 σε Α.Ο.=……. .

26.

Στην αντίδραση: H₂O₂ + 2HI → I₂ + 2H₂O,
το H₂O₂ δρα ως ………………. σώμα, γιατί το οξυγόνο ………..... από Α.Ο.= -1 σε Α.Ο.=……. .
Στην αντίδραση:
5H₂O₂ + 2KMnO₄ + 3H₂SO₄ → 5O₂ + 2MnSO₄ + K₂SO₄ + 8H₂O,

	το H₂O₂ δρα ως ………………. σώμα, γιατί το οξυγόνο ………..... από Α.Ο.= -1 σε Α.Ο.=……. .
27.	Σε ποια από τις επόμενες αντιδράσεις το SO₂ δρα ως οξειδωτικό; α. SO₂ + 2HNO₃ H₂SO₄ + 2NO₂ β. SO₂ + Cl₂ + 2H₂O → 2HCl + H₂SO₄ γ. SO₂ + 2Mg → 2MgO + S δ. 2SO₂ + O₂ → 2SO₃
28.	Σε ποια από τις επόμενες αντιδράσεις το Η₂S δρα ως οξειδωτικό; α. H₂S + 2NaOH → Na₂S + 2H₂O β. H₂S + Cl₂ → 2HCl + S γ. 3H₂S + 2HNO₃ 3S + 2NO + 4H₂O δ. H₂S + Mg → MgS + H₂
29.	Σε βιβλίο οργανικής χημείας αναφέρονται οι ακόλουθες 3 αντιδράσεις: α. 2CHCl₃ + O₂ → 2COCl₂ + 2HCl β. 2CHCl₃ + 3/2O₂ → 2COCl₂ + Cl₂ + H₂O γ. CHCl₃ + 4NaOH → HCOONa + 3NaCl + 2H₂O Να σημειώσετε ποιες είναι οξειδοαναγωγικές και ποια δεν είναι.

β. Συμπλήρωση αντιδράσεων
30.	Να συμπληρώσετε όσες από τις ακόλουθες αντιδράσεις γίνονται: α. Mg + HCl → β. Cu + HBr → γ. Fe + H₂SO₄(αρ) → δ. Cl₂ + MgI₂ → ε. I₂ + NaBr → στ. Zn + CuSO₄ → ζ. F₂ + MgCl₂ → η. Br₂ + NaF → θ. Cu + AgNO₃ → ι. Cl₂ + Al₂S₃ →
31.	Να βρείτε τους συντελεστές των επόμενων αντιδράσεων: P + HNO₃ + H₂O H₃PO₄ + NO Al + HNO₃ Al(NO₃)₃ + NO + H₂O FeO + HNO₃ → Fe(NO₃)₃ + NO + H₂O ΜnO₂ + HBr → MnBr₂ + Br₂ + H₂O KMnO₄ + H₂S + H₂SO₄ → MnSO₄ + K₂SO₄ + S + H₂O K₂Cr₂O₇ + HCl → CrCl₃ + Cl₂ + KCl + H₂O
32.	Να συμπληρώσετε τις επόμενες αντιδράσεις: P + HNO₃ H₃PO₄ + … C + H₂SO₄ CO₂ + … Ag + HNO₃
	Οξειδοαναγωγή

	KMnO₄ + FeCl₂ + HCl → K₂Cr₂O₇ + CO + H₂SO₄ →
33.	Να συμπληρώσετε τις ακόλουθες αντιδράσεις: NaBrO + NH₃ → N₂ + … KClO₃ + FeSO₄ + H₂SO₄ → KCl + … Cu₂O + HNO₃ Cu(NO₃)₂ + … FeO + H₂SO₄ Fe₂(SO₄)₃ + …
34.	Να συμπληρώσετε τις ακόλουθες αντιδράσεις: SO₂ + H₂S → S + S + … SO₂ + Mg → MgO + … SO₂ + HNO₃ NO₂ + … SO₂ + K₂Cr₂O₇ + H₂SO₄ →
35.	Να συμπληρώσετε τις ακόλουθες αντιδράσεις: H₂O₂ + HI → I₂ + H₂O₂ + FeCl₂ + HCl → FeCl₃ + H₂O₂ + KMnO₄ + H₂SO₄ → ΜnSO₄ +
36.	Κατά την αντίδραση χλωρίου με πυκνό διάλυμα ΚΟΗ σχηματίζεται KCl και KClO₃. Cl₂ + KOH → KCl + KClO₃ Να βρείτε ποιο στοιχείο ανάγεται και ποιο οξειδώνεται στην αντίδραση αυτή και να προσπαθήσετε να τη συμπληρώσετε.

γ. Στοιχειομετρικά προβλήματα
37.	Ποιος είναι ο όγκος του εκλυόμενου ΝΟ σε STP συνθήκες κατά την πλήρη διάλυση 21,6 g Ag σε αραιό διάλυμα νιτρικού οξέος;	1,49 L
38.	10 g ακάθαρτου χαλκού διαλύονται σε περίσσεια πυκνού θερμού διαλύματος H₂SO₄ και εκλύονται 3,36 L SO₂ σε STP συνθήκες. Ποια η % περιεκτικότητα του ακάθαρτου Cu σε καθαρό; (Θεωρούμε ότι οι προσμίξεις δεν αντιδρούν με το H₂SO₄).	95,25%
39.	20 g κράματος Cu-Zn προστίθενται σε περίσσεια διαλύματος HCl και εκλύονται 4,48 L H₂ σε STP συνθήκες. Ποια η % περιεκτικότητα του κράματος σε Cu;	35%

40.	27,95 g κράματος Cu-Ag διαλύονται πλήρως σε περίσσεια πυκνού διαλύματος H₂SO₄ και εκλύονται 4,48 L SO₂ σε STP συνθήκες. Ποια η σύσταση του κράματος;	6,35 g – 21,6 g
41.	Μέταλλο Μ έχει ατομικό αριθμό 20 και είναι πιο αναγωγικό από το Η₂. 8 g του Μ διαλύονται σε περίσσεια διαλύματος HCl και εκλύονται 4,48 L Η₂ σε stp. Ποια είναι η σχετική ατομική μάζα του Μ;	40
42.	Πόσος ο ελάχιστος απαιτούμενος όγκος διαλύματος KMnO₄ 0,1 M που χρειάζεται για την πλήρη οξείδωση 200 mL διαλύματος FeSO₄ 0,5 M παρουσία H₂SO₄;	200 mL
43.	200 mL διαλύματος KMnO₄ (A) χρειάζονται για να οξειδώσουν πλήρως 40 mL διαλύματος SnCl₂ 0,2 M παρουσία HCl. Ποια η περιεκτικότητα του (Α) σε mol L^-1; (Molarity)	0,016 M
*44.	Αν γνωρίζουμε ότι 11,9 g Sn απαιτούν για να οξειδωθούν πλήρως σε μια και μόνη χλωριούχο ένωση SnCl_x 400 mL διαλύματος KMnO₄ 0,1 M παρουσία HCl, να υπολογίσετε ποιο είναι το x;	2
45.	Να χαρακτηρίσετε κάθε σωστή πρόταση με ένα Σ και κάθε λανθασμένη με ένα Λ και να αιτιολογήσετε τις απαντήσεις σας. α. Στην άνοδο κατά την ηλεκτρόλυση οδεύουν τα κατιόντα. β. Στην άνοδο κατά την ηλεκτρόλυση λαμβάνει χώρα οξείδωση. γ. Στην κάθοδο κατά την ηλεκτρόλυση οδεύουν τα κατιόντα όπου ανάγονται. δ. Στην κάθοδο κατά την ηλεκτρόλυση λαμβάνει χώρα οξείδωση.
46.	Να συμπληρώσετε τα κενά των επόμενων προτάσεων. α. Κατά την ηλεκτρόλυση …………….. ενέργεια μετατρέπεται σε χημική. β. Στα γαλβανικά στοιχεία ………………. ενέργεια που ελευθερώνεται από μία …………….. αντίδραση μετατρέπεται σε ……………….. ενέργεια. γ. Η αγωγιμότητα των μεταλλικών αγωγών οφείλεται στα …..………….. ηλεκτρόνια που υπάρχουν στο ……….……. πλέγμα. δ. Η αγωγιμότητα των ηλεκτρολυτικών αγωγών οφείλεται στα ………………….. και συντελείται μέσω αντιδράσεων ………………….... που συντελούνται στα δύο ……………………. .

δ. Ασκήσεις Ηλεκτροχημείας
47.	Ένα Faraday είναι: α. Ποσότητα φορτίου ίση με 1 C. β. Ποσότητα στοιχείου που ηλεκτρολυτικά αποτίθεται όταν περάσει φορτίο 96 500 C. γ. Ποσότητα φορτίου 1 mol ηλεκτρονίων που είναι περίπου ίση με 96 500 C.
	Οξειδοαναγωγή

48.

Σε κάθε έννοια της πρώτης στήλης να αντιστοιχίσετε μια έννοια της δεύτερης στήλης.

θετικά φορτισμένο	άνοδος
αναγωγή	κατιόν
αρνητικά φορτισμένο	ηλεκτρική ενέργεια → χημική ενέργεια
οξείδωση	κάθοδος
ηλεκτρόλυση	χημική ενέργεια → ηλεκτρική ενέργεια
μπαταρία (γαλβανικό στοιχείο)	ανιόν

49.

Ποσότητα φορτίου όταν περάσει από διάλυμα ΑgNO₃ προκαλεί απόθεση 5,4 g Ag. Ποια μάζα Cu θα αποτεθεί όταν η ίδια ποσότητα περάσει μέσα από διάλυμα CuSO₄;

1,5875 g

50.

Κατά την ηλεκτρόλυση διαλύματος CuSO₄ με αδρανή ηλεκτρόδια εκλύεται στην άνοδο Ο₂. Όταν από το διάλυμα περάσει φορτίο 4 Faraday τότε θα ελευθερωθούν στην άνοδο:
α. 4 mol O₂.
β. 1 mol O₂.
γ. 2 mol O₂.
δ. 0,5 mol O₂.
Υπόδειξη: Προσέξτε 2ΟΗ^- → Η₂Ο + ½Ο₂ + 2e^-.

51.

Ποσότητα ηλεκτρικού φορτίου όταν περάσει από διάλυμα MgBr₂ προκαλεί σχηματισμό 0,04 mol Br₂. Πόσα mol Ο₂ θα ελευθερωθούν όταν περάσει διπλάσια ποσότητα ηλεκτρικού φορτίου μέσα από διάλυμα H₂SO₄, οπότε στην άνοδο γίνεται η αντίδραση:2ΟΗ^- - 2e^- → Η₂Ο + ½Ο₂

0,04 mol

*52.

Kατά την ηλεκτρόλυση διαλύματος που περιέχει NaCl, ΜgBr₂ και ΚΙ, ποιο στοιχείο θα σχηματιστεί κατ’ αρχή στην άνοδο; Ποιο στοιχείο θα σχηματιστεί στην κάθοδο;

53.

Ηλεκτρολύεται διάλυμα AgNO₃ και χρησιμοποιείται ως άνοδος Ag και ως κάθοδος μεταλλικό πιρούνι που θέλουμε να επαργυρωθεί. Αν η ένταση του ρεύματος είναι 0,01 A και η μάζα του πιρουνιού αυξήθηκε κατά 0,108 g, πόσο χρόνο διάρκεσε η επαργύρωση;

9650 s

54.

Αν ηλεκτρολυθεί διάλυμα που περιέχει CuSO4 και ZnSO4 για λίγο χρόνο με αδρανή ηλεκτρόδια, στα δύο ηλεκτρόδια θα ελευθερωθούν:
α. Cu και Zn.
β. Cu και H₂.
γ. Cu και O₂.
δ. Zn και O₂.

Γενικά Προβλήματα
55.	Σε ένα χημικό εργαστήριο υπάρχουν τρία δοχεία ένα κατασκευασμένο από χαλκό και δύο από αργίλιο. Στα δοχεία αυτά θέλουμε να αποθηκεύσουμε για μεγάλο χρονικό διάστημα χωρίς να αλλοιωθούν τα παρακάτω διαλύματα: 1. θειϊκό σίδηρο(ΙΙ), FeSO₄ 2. χλωριούχο κάλιο, KCl 3. θειϊκό μαγνήσιο, MgSO₄ 4. νιτρικό μαγνήσιο, Mg(NO₃)₂ 5.υδροχλωρικό οξύ, HCl. Σε ποιo είδος δοχείου πρέπει να αποθηκευτεί το κάθε διάλυμα. Να αιτιολογήσετε την απάντηση σας.
**56.	α. Μεταλλικός Hg ανάγει K₂Cr₂O₇ παρουσία HCl. Αν κατά την αντίδραση παράγεται ένωση του μονοσθενούς Hg ή του δισθενούς Hg και 10 g Hg ανάγουν πλήρως 25 mL διαλύματος K₂Cr₂O₇ 1/3 M να βρεθεί ο αριθμός οξείδωσης του Hg. β. Αν η οξείδωση του Hg γίνει σε διαφορετικές συνθήκες, ώστε να παράγεται μίγμα ενώσεων μονοσθενούς και δισθενούς Hg και 10 g Hg οξειδώνονται πλήρως από 45 mL διαλύματος K₂Cr₂O₇ 1/3 M να βρείτε το % ποσοστό του Hg που οξειδώνεται σε Hg²⁺.	α. 1, β. 80%
**57.	Έλασμα σιδήρου που ζυγίζει 5 g βυθίζεται σε διάλυμα CuSO₄, επιχαλκώνεται και μετά την επιχάλκωση ζυγίζει: α. 4,9 g β. 5,075 g γ. 15 g Ποια περίπτωση είναι σωστή και στην περίπτωση αυτή ποια είναι η μάζα του Cu που αποτέθηκε; (Στις αντιδράσεις απλής αντικατάστασης ο Fe παίρνει συνήθως το μικρότερο Α.Ο.).	β. 0,635 g
**58.	Καίονται πλήρως 8 g S οπότε σχηματίζεται SO₂ το οποίο αντιδρά πλήρως με ίση ποσότητα υδατικού διαλύματος Cl₂ απαιτείται. Το διάλυμα που προκύπτει περιέχει δύο οξέα τα οποία εξουδετερώνονται πλήρως από διάλυμα NaOH 0,5 M. Ποιος είναι ο όγκος του διαλύματος ΝaΟΗ που απαιτείται για την εξουδετέρωση;	2L
**59.	Ηλεκτρολύεται διάλυμα NaCl 5,85% w/w που ζυγίζει 2 kg επί χρόνο t =16 min και 5 s με ρεύμα έντασης I =2 A. α. Ποιες είναι οι μάζες των αερίων που ελευθερώνονται στην άνοδο και την κάθοδο; β. Ποια θα είναι η μάζα του διαλύματος μετά την ηλεκτρόλυση;	α. 0,02 g H₂, 0,71 g Cl₂, β. 1999,27 g





	Οξειδοαναγωγή

Δραστηριότητα

Επιμετάλλωση

Η επιμετάλλωση είναι μια από τις διαδεδομένες βιομηχανικές ή ημιβιομηχανικές τεχνικές. Πολλά από τα αντικείμενα που χρησιμοποιούμε είναι επιμεταλλωμένα είτε για προστασία από τη διάβρωση είτε για λόγους αισθητικούς. Στην περιοχή αυτή της εφαρμοσμένης χημείας χρησιμοποιούνται όροι και εκφράσεις πιο πολύ τεχνικές παρά επιστημονικές. Εκείνο το οποίο ζητείται είναι να ερευνήσετε βιβλιογραφικά ή όπως αλλιώς θέλετε τους παρακάτω όρους. Επίσης να βρείτε στοιχεία για τον πρωτοπόρο του φαινομένου L. Galvani.
Γαλβανοπλαστική, Τενεκές , Λαμαρίνα και γαλβανισμένη λαμαρίνα, « γάνωμα» . Αν το αντικείμενο το οποίο θα επιμεταλλωθεί δεν είναι καλός αγωγός του ηλεκτρισμού (όπως ξύλο ή γυαλί), πώς γίνεται η επικάλυψη ;
Θα χρησιμοποιούσατε επινικελωμένο σκεύος για να μαγειρέψετε;
Γιατί τα απόβλητα μιας βιομηχανίας επιχρωμίωσης είναι ιδιαίτερα επιβαρυντικά για το περιβάλλον.

Εικόνα

Aπαντήσεις στις ασκήσεις πολλαπλής επιλογής και σωστού λάθους
18. α. Σ, β. Λ, γ. Σ, δ. Λ, ε. Λ, στ. Λ 19. γ 22. γ 27. γ 28. δ 29. οξειδοαναγωγικές: α, β 45. α. Λ, β. Σ, γ. Σ, δ. Λ 50. β 52. Ι₂, Η₂ 54. γ