Кл электричества выделит y г

y = 0,3 г

Пример 3. При пропускании через раствор нитрата серебра тока силой 0,804 А в течение 2 часов на катоде выделилось 6,156 г серебра. Определите выход серебра по току.

Решение: по закону Фарадея (см. Задача №1) находим m(Ag)_теор = 6,48 г. Таким образом, выход по току равен:

Контрольные задачи к теме 8(часть1)

(Электродные потенциалы, гальванический элемент)

1. Устройство и работа стандартного медно-водородного гальванического элемента. ЭДС = 0,34 В. Чему равен E°Cu²⁺/_Cu?

2. Устройство и работа стандартного цинково-водородного гальванического элемента. ЭДС = 0,76 В. Чему равен E°Zn²⁺/_Zn?

3. Вычислите ЭДС стандартного марганцево-цинкового гальванического элемента и приведите электронно-ионные уравнения процессов, происходящих на электродах. E°Mn²⁺/_Mn = -1,18 В; E°Zn²⁺/_Zn = -0,76 В.

4. Вычислите ЭДС гальванического элемента, образованного из кадмия и свинца. Приведите уравнения процессов, происходящих на электродах в стандартных условиях. E°Cd²⁺/_Cd = -0,40 В; E°Pb²⁺/_Pb = -0,13 В.

5. Вычислите ЭДС гальванического элемента, состоящего из цинкового электрода, погруженного в 0,01 М раствор сульфата цинка и железного электрода, погруженного в 1 М раствор сульфата железа (II).

6. Вычислите ЭДС гальванического элемента, состоящего из цинкового электрода, погруженного в 0,01 М раствор сульфата цинка и никелевого электрода, погруженного в 0,01 М раствор сульфата никеля.

7. Составьте схемы двух гальванических элементов, в одном из которых никель служил бы катодом, а в другом – анодом. Вычислите ЭДС этих элементов.

8. Составьте схемы двух гальванических элементов, в одном из которых медь является катодом, а в другом – анодом. Напишите уравнения электродных процессов.

9. Составьте схему работы гальванического элемента, образованного никелем и свинцом, погруженными в 0,01 М растворы их солей. Рассчитайте ЭДС этого элемента.

10. Вычислите ЭДС гальванического элемента, состоящего из медного электрода, погруженного в 0,01 М раствор сульфата меди (II) и медного электрода, погруженного в 0,1 М раствор сульфата меди (II).

11. Вычислите ЭДС гальванического элемента, состоящего из цинкового электрода, погруженного в 0,01 М раствор сульфата цинка и железного электрода, погруженного в 1 М раствор сульфата железа (II).

12. Вычислите ЭДС гальванического элемента, состоящего из цинкового электрода, погруженного в 0,01 М раствор сульфата цинка и медного электрода, погруженного в 1 М раствор сульфата меди.

13. Вычислите ЭДС гальванического элемента, состоящего из цинкового электрода, погруженного в 0,01 М раствор сульфата цинка и кадмиевого электрода, погруженного в 0,1 М раствор сульфата кадмия.

14. Составьте схемы двух гальванических элементов, в одном из которых кадмий служил бы катодом, а в другом – анодом. Вычислите ЭДС этих элементов.

15. Составьте схемы двух гальванических элементов, в одном из которых олово является катодом, а в другом – анодом. Напишите уравнения электродных процессов.

16. Составьте схему работы гальванического элемента, образованного никелем и оловом, погруженными в 0,01 М растворы их солей. Рассчитайте ЭДС этого элемента.

17. Вычислите ЭДС гальванического элемента, состоящего из цинкового электрода, погруженного в 0,01 М раствор сульфата цинка и никелевого электрода, погруженного в 0,01 М раствор сульфата никеля (II).

18. Вычислите ЭДС гальванического элемента, состоящего из цинкового электрода, погруженного в 0,01 М раствор сульфата цинка и медного электрода, погруженного в 1 М раствор сульфата меди.

19. Вычислите ЭДС гальванического элемента, состоящего из цинкового электрода, погруженного в 0,1 М раствор хлорида цинка и оловянного электрода, погруженного в 0,1 М раствор хлорида олова (II).

20. Составьте схемы двух гальванических элементов, в одном из которых никель служил бы катодом, а в другом – анодом. Вычислите ЭДС этих элементов.

21. Составьте схемы двух гальванических элементов, в одном из которых серебро является катодом, а в другом – анодом. Напишите уравнения электродных процессов.

22. Составьте схему работы гальванического элемента, образованного никелем и серебром, погруженными в 0,01 М растворы их солей. Рассчитайте ЭДС этого элемента.

23. Вычислите ЭДС стандартного марганцево-цинкового гальванического элемента и приведите электронно-ионные уравнения процессов, происходящих на электродах. E°Mn²⁺/_Mn = -1,18 В; E°Zn²⁺/_Zn = -0,76 В.

24. Вычислите ЭДС гальванического элемента, состоящего из цинкового электрода, погруженного в 1 М раствор сульфата цинка и никелевого электрода, погруженного в 0,1 М раствор сульфата никеля (II).

25. Составьте схему работы гальванического элемента, образованного цинком и оловом, погруженными в 0,1 М растворы их солей. Рассчитайте ЭДС этого элемента.

Контрольные задачи к теме 8(часть 2)

1. Сколько меди выделится на катоде, если через раствор медного купороса пропустить ток силой 1,34 А в течение 30 мин?

2. Для золочения ложки её погрузили в качестве катода в раствор тетрахлораурата (III) натрия – Na[AuCl₄]. Электролиз продолжался 12 с при силе тока 0,5 А. Рассчитайте массу полученного покрытия.

3. Какой объем кислорода будет получен при электролизе расплавленного гидроксида натрия, током силой 0,2 А в течение 5 часов.

4. Сколько времени займет получение 30 г. меди из раствора медного купороса при силе тока 5А?

5. Напишите уравнения электродных процессов, протекающих при электролизе водного раствора нитрата меди (II): а) угольные электроды, б) медные электроды.

6. Сколько серебра выделится на катоде, если через раствор AgNO₃ пропустить ток силой 1,98 А в течение 50 мин?

7. Напишите уравнения электродных процессов, протекающих при электролизе водного раствора SnSO₄: а) угольные электроды, б) анод оловянный.

8. Напишите уравнения электродных процессов, протекающих при электролизе водного раствора NiSO₄: а) угольные электроды, б) никелевый анод.

9. Какие процессы происходят на катоде и аноде при электролизе а) расплава, б) раствора CaCl₂ (электроды графитовые).

10. Какие процессы происходят на катоде и аноде при электролизе а) расплава, б) раствора NaCl (электроды графитовые).

11. Напишите уравнения электродных процессов, протекающих при электролизе водного раствора нитрата серебра: а) угольные электроды, б) серебряные электроды.

12. Напишите уравнения электродных процессов, протекающих при электролизе водного раствора нитрата никеля (II): а) угольные электроды, б) никелевый анод.

13. Напишите уравнения электродных процессов, протекающих при электролизе водного раствора Pb(NO₃)₂: а) угольные электроды, б) свинцовые электроды.

14. Напишите уравнения электродных процессов, протекающих при электролизе водного раствора Cu(NO₃)₂: а) угольные электроды, б) медные электроды.

15. Напишите уравнения электродных процессов, протекающих при электролизе водного раствора ZnSO₄: а) угольные электроды, б) анод цинковый.

16. Напишите уравнения электродных процессов, протекающих при электролизе водного раствора FeSO₄: а) угольные электроды, б) железные электроды.

17. Напишите уравнения электродных процессов, протекающих при электролизе водного раствора KBr с инертными электродами.

18. Напишите уравнения электродных процессов, протекающих при электролизе водного раствора NaNO₃ с инертными электродами.

19. Сколько серебра выделится на катоде, если через раствор нитрата серебра пропустить ток силой 2,4 А в течение 60 мин?

20. Какой объем кислорода будет получен при электролизе расплавленного гидроксида калия, током силой 0,5 А в течение 10 часов.

21. Сколько времени займет получение 25 г меди из раствора медного купороса при силе тока 15А?

22. Напишите уравнения электродных процессов, протекающих при электролизе водного раствора ацетата свинца (II): а) угольные электроды, б) свинцовые электроды.

23. Сколько серебра выделится на катоде, если через раствор AgNO₃ пропустить ток силой 1,1 А в течение 20 мин?

24. Напишите уравнения электродных процессов, протекающих при электролизе водного раствора ZnSO₄: а) угольные электроды, б) анод цинковый.

25. Напишите уравнения электродных процессов, протекающих при электролизе водного раствора NiSO₄: а) угольные электроды, б) никелевый анод.

Тема 9. Коррозия металлов

Коррозией металлов называют процесс самопроизвольного разрушения металлов под действием окружающей среды. Различают химическую корро­зию — разрушение металлической поверхности под действием сухих газов и электрохимическую коррозию — разрушение металла под действием электроли­та внешней среды (при контакте двух металлов), сопровождающееся возникновением слабого электрического тока. В основе электрохимической коррозии металлов лежит принцип действия непрерывно работающего гальванического элемента.

Взаимодействие химически чистого металла с водой или с разбавленной кислотой (кроме самых активных металлов) приводит лишь к образованию двойного электрического слоя и возникновению разности потенциалов в мес­те контакта, которая препятствует дальнейшему протеканию окислительно-восстановительного процесса. Но при соприкосновении двух металлов раз­личной активности (при соединении металлов проводником или при контак­те примесей в составе сплава) в среде электролита образуется гальванический элемент, развивается окислительно-восстановительный процесс, протекающий в направлении растворения более активного металла.

Одним из наиболее распространенных способов защиты металлов от электрохимической кор­розии является использование катодных и анодных металлических покрытий.

Катодное покрытие — это покрытие менее активным металлом, который будет являться катодом по отношению к защищаемому металлу. Поскольку при электрохимической коррозии окислению подвергается анод, при повреждении катодного покрытия защищаемый металл будет корродировать. Катодная защита основана на подсоединении защищаемого металла к отрицательному полюсу источника постоянного тока.

Анодное (протекторное) покрытие — это покрытие более активным металлом, который бу­дет являться анодом по отношению к защищаемому и при коррозии будет разрушаться, предохраняя защищаемый металл. Протекторная защита основана на соединении металла защищаемого объ­екта (корпуса судна, цистерны) металлическим проводником с более актив­ным металлом или сплавом (магнием, цинком и т. п.), который служит ано­дом и растворяется. При этом металл корпуса судна или цистерны не разру­шается. Анодом такого микрогальванического элемента всегда является более ак­тивный металл (с меньшей алгебраической величиной стандартного электрод­ного потенциала), катодом — менее активный металл. Металл анода всегда подвергается окислению (растворению), тогда как на катоде воз­можны два основных восстановительных процесса: а) восстановление ионов водорода (коррозия в кислой среде); б) восстановление кислорода в воде (атмосферная коррозия).

Потенциал, отвечающий электродному процессу 2Н⁺+ 2ē = Н₂ в нейтральной среде равен -0,41В, ионы водорода в нейтральной среде могут окислить только те металлы, потенциалы которых ниже, т. е. стоящие от нача­ла ряда до кадмия. Потенциал процесса 2H₂O + O₂ + 4ē = 4OH^- в нейтральной среде равен +0,8 В, т. е. вода с растворенным кислородом может окислить большее количество металлов, от начала ряда до серебра. Очевидно, что вода с растворенным в ней кислородом является более активным коррозион­ным агентом. Таким образом, ионы водорода в кислой среде и кислород в нейтральной среде являются самыми распространенными окислителями, кото­рые восстанавливаются на катодном участке металла. Например, при корро­зии цинка в контакте с медью в кислой среде возникает микрогальваниче­ский элемент, анодом которого будет цинк. На аноде будет происходить процесс окисления цинка, ионы цинка будут переходить в раствор, а электроны, потерянные атомами цинка, будут переходить на мед­ный участок, заряжая его отрицательно. Ионы водорода будут притягивать­ся к меди и восстанавливаться на ней.

Пример. Составьте схему процессов, протекающих при атмосферной коррозии омедненного железа.

Решение. Сравниваем стандартные потенциалы железа (-0,44 В) и меди (+0,34 В), вывод – железо – более активный металл. Приводим схему коррозии (Fe | H₂O, O₂ | Cu) и пишем уравнения реакций:

	А	Fe - 2ē = Fe2+
	К	2H2O + O2 + 4ē = 4OH-
2Fe + 2H2O + O2 = 2Fe(OH)2

В ходе данной реакции получается гидроксид железа (II) светло-зеленого цвета, в дальнейшем он окисляется:

4Fe(OH)₂ + 2H₂O + O₂ = 4Fe(OH)₃ (бурого цвета),

а Fe(OH)₃ разлагается по схеме:

Fe(OH)₃ → H₂O + FeOOH (ржавчина).

Суммарное уравнение:

4Fe + 6H₂O + 3O₂ = 4Fe(OH)₃ или 4Fe + 2H₂O + 3O₂ = 4FeOOH.