Задание 11. Методом электронного баланса закончите уравнение окислительно-восстановительной реакции. Рассчитайте эквиваленты окислителя и восстановителя в данной реакции.

S + + NO + …

S ⁰ – 4ē → S ⁺⁴ 4 – восстановитель, окисление

N ⁺⁵ + 3ē → N ⁺² 3 – окислитель, восстановление

3S + + 4NO +

Э( S ) = = = 8 г/моль-экв

Э( ) = = = 21 г/моль-экв

Задание 12. Напишите уравнения электродных процессов при электролизе водного раствора данной соли с инертными электродами. Рассчитайте массы веществ, выделившихся на катоде и аноде при данной силе тока I за время t .

, I = 7A, t = 3 часа = 10800 сек

Если электролизу подвергается соль активного металла и кислородсодержащей кислоты, то на катоде и на аноде происходит электролитическое разложение воды:

Катодная реакция: + 2ē → + 2 OH ^-

Анодная реакция: – 4ē → + 4 H ⁺

Массы веществ, выделившихся на катоде и аноде, рассчитываются по уравнению Фарадея:

m = , где М – молярная масса вещества, которое образуется на электроде; I – сила, тока, А; τ – время, сек; n е^– – количество электронов, участвующих в электродном процессе; F – число Фарадея, 96500 Кл.

m ( ) = = = 0,783 г

m ( ) = = = 6,267 г

Задание 13. Пользуясь таблицей стандартных электродных потенциалов, составьте схему гальванического элемента, состоящего из двух данных металлов, погруженных в растворы их солей с концентрацией 1М. Напишите уравнения катодного и анодного процессов, токообразующую реакцию и рассчитайте ЭДС этого элемента.

Ti и Fe

По таблице стандартных электродных потенциалов находим:

Е⁰( Ti ²⁺ / Ti ⁰ ) = –1,628В

Е⁰( Fe ²⁺ / Fe ⁰ ) = –0,44В

Е⁰( Ti ²⁺ / Ti ⁰ )< Е⁰( Fe ²⁺ / Fe ⁰ ), следовательно, в данной схеме титан будет являться анодом, а железо – катодом.

Стандартные электродные потенциалы (при 25 °C)

Электрод	Электродная реакция	eº, В
Li⁺/Li	Li⁺+ e = Li	-3,045
Rb⁺/Rb	Rb⁺+ e = Rb	-2,925
K⁺/K	K⁺+ e = K	-2,925
Cs⁺/Cs	Cs⁺+ e = Cs	-2,923
Ra⁺²/Ra	Ra⁺²+ 2e = Ra	-2,916
Ba⁺²/Ba	Ba⁺²+ 2e = Ba	-2,906
Ca⁺²/Ca	Ca⁺²+ 2e = Ca	-2,866
Na⁺/Na	Na⁺+ e = Na	-2,714
La⁺³/La	La⁺³+ 3e = La	-2,522
Mg⁺²/Mg	Mg⁺²+ 2e = Mg	-2,363
Be⁺²/Be	Be⁺²+ 2e = Be	-1,847
Al⁺³/Al	Al⁺³+ 3e = Al	-1,662
Ti⁺²/Ti	Ti⁺²+ 2e = Ti	-1,628
V⁺³/V	V⁺³+ 3e = V	-1,186
Mn⁺²/Mn	Mn⁺²+ 2e = Mn	-1,180
Zn⁺²/Zn	Zn⁺²+ 2e = Zn	-0,763
Cr⁺³/Cr	Cr⁺³+ 3e = Cr	-0,744
Fe⁺²/Fe	Fe⁺²+ 2e = Fe	-0,44
Cd⁺²/Cd	Cd⁺²+ 2e = Cd	-0,403
Co⁺²/Co	Co⁺²+ 2e = Co	-0,277
Ni⁺²/Ni	Ni⁺²+ 2e = Ni	-0,25
Sn⁺²/Sn	Sn⁺²+ 2e = Sn	-0,136
Pb⁺²/Pb	Pb⁺²+ 2e = Pb	-0,126
Fe⁺³/Fe	Fe⁺³+ 3e = Fe	-0,036
H⁺/1/2H₂	H⁺+ e = 1/2H₂	0
Ge⁺²/Ge	Ge⁺²+2e = Ge	0,01
Cu⁺²/Cu	Cu⁺²+ 2e = Cu	0,337
Cu⁺/Cu	Cu⁺+ e = Cu	0,521
Ag⁺/Ag	Ag⁺+ e = Ag	0,799
Hg⁺²/Hg	Hg⁺²+ 2e = Hg	0,854
Pd⁺²/Pd	Pd⁺²+ 2e = Pd	0,987
Pt⁺²/Pt	Pt⁺²+ 2e = Pt	1,2
Au⁺³/Au	Au⁺³+ 3e = Au	1,498
Au⁺/Au	Au⁺+ e = Au	1,691

Составляем схему гальванического элемента:

Ti⁰│ Ti²⁺ Fe²⁺│ Fe⁰

Анодный процесс: Ti ⁰ – 2ē → Ti ²⁺

Катодный процесс: Fe ²⁺ + 2ē → Fe ⁰

Токообразующая реакция (ТОР): Ti ⁰ + Fe ²⁺ → Ti ²⁺ + Fe ⁰

Расчет потенциала данного металла, погруженного в раствор его соли с концентрацией С_М проводится с помощью уравнения Нернста:

Е_Ме ⁿ ⁺ _/Ме ⁰ = Е⁰_Ме ⁿ ⁺ _/Ме ⁰ + ∙ lgC_M :

Е⁰( Ti ²⁺ / Ti ⁰ ) = –1,628В, С_М (раствора соли)=1 моль/л

электродный процесс: Ti ⁰ – 2ē → Ti ²⁺

Е _Ti ₂₊ _/ _Ti ₀ = Е⁰ _Ti ₂₊ _/ _Ti ₀ + (0,059 lg 1)/2 = –1,628В + 0 = –1,628В.

Е⁰( Fe ²⁺ / Fe ⁰ ) = –0,44В, С_М (раствора соли)= 1 моль/л

электродный процесс: Fe ²⁺ + 2ē → Fe ⁰

Е _Fe ₂₊ _/ _Fe ₀ = Е⁰ _Fe ₂₊ _/ _Fe + ∙ lg 1 = –0,44В + 0 = –0,44В

Электродвижущая сила реакции (ЭДС):

ЭДС = Е⁰( Fe ²⁺ / Fe ⁰ ) – Е⁰( Ti ²⁺ / Ti ⁰ ) = –0,44В – (–1,628В) = 1,188 В

Задание 14. Пользуясь таблицей стандартных электродных потенциалов (из задания 13), подберите анодное и катодное покрытие для данного металла. Напишите уравнение коррозии, протекающей

а) на воздухе;

Б) во влажном воздухе

В) в кислой среде

Cd (кадмий)

Анодным покрытием для кадмия может быть любой металл, потенциал которого меньше, чем потенциал кадмия: E⁰_Cd⁺²_/_Cd⁰ = -0,403 В. Например, можно выбрать для анодного покрытия цинк E⁰_Zn⁺²_/_Zn⁰ = -0,763 В. И тогда, даже при наличие небольших повреждений покрытия, он будет подвергаться коррозии, защищая основной металл от разрушения.

При коррозии разрушается именно цинк. В случае оцинкованного кадмия происходят процессы:

Анодный процесс: Zn^o – 2ē → Zn²⁺

Катодный процесс: O₂+ 2H₂О + 4ē →4OH^-

Суммарное уравнение: 2Zn + О₂ + Н₂О→ 2Zn(OH)₂

В кислой среде окисление цинка протекает по реакции:

Zn ⁰ + 2 H ⁺ → Zn ⁺² + Н₂

В нейтральной среде: Zn ⁰ +2 Н₂О → Zn (ОН)₂+ Н₂

В щелочной среде цинк, являясь амфотерным элементом, будет образовывать комплексное соединение:

Zn ⁰ +2 Н₂О + 2ОН^- → [ Zn (ОН)₄]^2-+ Н₂

Если потенциал покрытия, Е_пкр> Е _{Ме ,} покрытие является катодным. например, кадмий покрывают Cu , А g , Sn , Ni . В этом случае коррозии кадмия не происходит только, если покрытие целостно, на нём нет пор, трещин, механических повреждений. В случае нарушения покрытия под ним происходит разрушение защищаемого металла.

В качестве катодного покрытия кадмия можно выбрать олово:

E⁰_Cd⁺²_/_Cd⁰ = -0,403 В E⁰_Sn⁺²_/_Sn⁰= -0,136 В

Процессы коррозии (во влажном воздухе):

Анодный процесс: Cd^o – 2ē → Cd²⁺

Катодный процесс: O₂+ 2H₂О + 4ē →4OH^-

Суммарное уравнение процесса коррозии:

2Cd + O₂ + 2H₂O → 2Cd(OH)₂

Процесс восстановления О₂ идет на катоде: на металле, обладающем более положительным значением электродного потенциала.

Уравнения процесса коррозии данного металла:

При взаимодействии с нейтральными растворами коррозия кадмия проходит с кислородной деполяризацией. При контакте с морской водой или атмосферой кадмий не разрушается. Коррозия кадмия в сухой атмосфере не протекает, а во влажной металл покрывается оксидом CdO. При повышении температуры больше 321 ºС (температуры плавления) металл, вступая в реакцию с воздухом, горит, образуя бурый оксид:

2Сd + O₂ → 2CdO

Коррозия кадмия также протекает в кислотах. Взаимодействие металла и кислоты проходит очень медленно. Наибольшая скорость коррозии кадмия (кислая среда) наблюдается при взаимодействии с азотной кислотой по реакции:

3Cd + 8HNO₃ → 3Cd(NO₃)₂ + 2NO↑ + 4H₂O.

С соляной кислотой кадмий медленно реагирует:

Сd + 2HCl → CdCl₂ + H₂↑

Дата добавления: 2021-06-02; просмотров: 86; Мы поможем в написании вашей работы!

Поделиться с друзьями:

⇐ Предыдущая 1 2 345 Следующая ⇒

Мы поможем в написании ваших работ!