Оглавление:
Гальванические элементы коррозия металлов
Задача 54.
а) Алюминиевый электрод погружен в 
раствор сульфата алюминия. Вычислить значение потенциала алюминиевого электрода.
Решение:
Электродный потенциал алюминия рассчитываем по уравнению Нериста:
По таблице 11.1 определяем стандартный электродный потенциал алюминия
Записываем уравнение электродного процесса, протекающего на поверхности алюминиевого электрода в растворе соли:
n — число электронов, участвующих в электродном процессе. Для данной реакции n равно заряду иона алюминия 
. Рассчитываем концентрацию ионов алюминия в растворе 
:
Разбавленный раствор — сильный электролит.
Следовательно, а = 1. По уравнению диссоциации :
число ионов 
, образующихся при диссоциации одной молекулы равно 2.
Следовательно, 
Тогда 
моль/л.
Рассчитываем электродный потенциал алюминиевого электрода:
Ответ: 
б) Потенциал цинкового электрода, погруженного в раствор своей соли, равен (-0,75В). Вычислить концентрацию ионов цинка в растворе.
Решение:
Электродный потенциал цинка определяется по уравнению Нернста:
Откуда: 
По таблице 11.1 определяем стандартный электродный потенциал цинка
— равно заряду иона цинка 
.
Тогда: 
Ответ: 
.
Задача 55.
Составить две схемы гальванических элементов (ГЭ), в одной из которых олово служило бы анодом, в другой — катодом. Для одной из них написать уравнения электродных процессов и суммарной токообразующей реакции. Вычислить значение стандартного напряжения ГЭ.
Решение:
В гальваническом элементе анодом является более активный металл с меньшим алгебраическим значением электродного потенциала, катодом — менее активный металл с большим алгебраическим значением электродного потенциала.
По таблице 11.1 находим 
.
а) Олово является анодом ГЭ.
В качестве катода можно выбрать любой металл с
Выбираем, например, медь 
. В паре 
— олово будет являться анодом ГЭ, медь — катодом. Составляем схему ГЭ:
или
Уравнения электродных процессов:
— суммарное ионно-моленкулярное уравнение токообразующей реакции
— суммарное молекулярное уравнение токообразующей реакции;
Рассчитываем стандартное напряжение ГЭ:
б) Олово является катодом ГЭ.
В качестве анода ГЭ можно выбрать любой металл с
— кроме щелочных и щелочноземельных металлов, так как они реагируют с водой.
Выбираем, например, магний 
В паре 
— магний является анодом, олово — катодом. Составляем схему ГЭ:
или
Задача 56.
Составить схему коррозионного гальванического элемента, возникающего при контакте железа с цинком в:
а) атмосферных условиях 
;
б) кислой среде 
;
в) кислой среде в присутствии кислорода 
.
Написать уравнения электродных процессов и суммарной реакции процесса коррозии.
Решение:
По таблице 11.1 находим значение стандартных электродных потенциалов железа и цинка:
Так как 
то анодом коррозионного гальванического элемента будет являться цинк, катодом — железо.
а) Коррозия в атмосферных условиях 
.
Составляем схему коррозионного ГЭ:
Составляем уравнения электродных процессов и суммарной реакции процесса коррозии:
— суммарное молекулярное уравнение процесса коррозии.
б) Коррозия в кислой среде 
Составляем схему коррозионного ГЭ:
Составляем уравнения электродных процессов и суммарной реакции процесса коррозии:
— суммарное ионно-молекулярное уравнение процесса коррозии;
— суммарное молекулярное уравнение процесса коррозии.
в) Коррозия в кислой среде в присутствии кислорода 
.
Составляем схему коррозионного ГЭ:
Составляем уравнения электродных процессов и суммарной реакции процесса коррозии:
— суммарное ионно-молекулярное уравнение процесса коррозии
— суммарное молекулярное уравнение процесса коррозии.
Во всех случаях коррозионному разрушению будет подвергаться более активный металл — цинк.
Задача 57.
Составить схему гальванического элемента (ГЭ), образованного цинковым электродом, погруженным в 1М раствор хлорида цинка, и хромовым электродом, погруженным в 
раствор хлорида хрома (III). Рассчитать напряжение ГЭ, написать уравнения электродных процессов и суммарной токообразующей реакции.
Решение:
Для составления схемы ГЭ необходимо знать величины электродных потенциалов металлов — цинка и хрома.
По таблице 11.1 определяем стандартные электродные потенциалы металлов:
Хлорид цинка диссоциирует по уравнению:
— сильный электролит), 
, поскольку условия стандартные 
.
Хлорид хрома (III) диссоциирует по уравнению:
— сильный электролит), 
, поскольку условия отличны от стандартных, рассчитываем электродный потенциал хрома:
Так как 
, то в ГЭ анодом будет являться хром, катодом — цинк.
Составляем схему ГЭ:
Составляем уравнения электродных процессов и суммарной токообразующей реакции:
— суммарное ионно-молекулярное уравнение токообразующей реакции
— суммарное молекулярное уравнение токообразующей реакции.
Рассчитываем напряжение ГЭ:
Ответ: 
= 0,04В.
Задача 58.
Составить схему ГЭ, в котором протекает химическая реакция 
. Написать уравнения электродных процессов. На основании стандартных значений энергий Гиббса образования ионов 
, рассчитать стандартное напряжение ГЭ и константу равновесия реакции при 298К.
Решение:
На основании реакции, приведенной в условии задачи, составляем уравнения электродных процессов:
Анодом ГЭ является электрод, на котором происходит процесс окисления. Катодом — электрод, иа котором происходит процесс восстановления. Тогда в рассматриваемом ГЭ анодом будет являться железо, катодом — никель.
Составляем схему ГЭ:
Рассчитываем стандартное напряжение ГЭ:
Рассчитываем константу равновесия токообразующей реакции (
).
Ответ: 
.
Задача 59.
Составить схему коррозионного ГЭ, возникающего при контакте железной пластинки площадью 20 
с никелевой в растворе соляной кислоты НС1. Написать уравнения электродных процессов и суммарной реакции процесса коррозии.
а) Вычислить объемный и весовой показатели коррозии, если за 40 минут в процессе коррозии выделилось 0,5 
газа (н.у.).
б) Вычислить весовой и глубинный показатели коррозии, если за 120 минут потеря массы железной пластинки составила 
г. Плотность железа равна 7,9 г/
.
Решение:
По таблице 11.1 находим значения стандартных электродных потенциалов железа и никеля:
Так как 
то анодом коррозионного ГЭ будет являться железо, катодом — никель.
Составим схему коррозионного ГЭ:
или
Составляем уравнения электродных процессов и суммарной реакции процесса коррозии:
— суммарное ионно-молекуляриое уравнение процесса коррозии.
— суммарное молекулярное уравнение процесса коррозии.
а)
Рассчитываем объемный показатель коррозии 
по формуле:
При расчете принимаем: 
, 
.
Из уравнения суммарной реакции процесса коррозии следует, что при коррозии выделяется водород.
Следовательно, 
—
Тогда, 
.
— коэффициент пересчета, 
.
Рассчитываем весовой показатель коррозии 
по формуле:
В процессе коррозии разрушению подвергается железо и выделяется водород.
Следовательно:
Ответ: 
б)
Рассчитываем весовой показатель коррозии по формуле:
Коррозии подвергается железо. Тогда потеря массы металла
При расчете принимаем: 
.
Тогда: 
Рассчитываем глубинный показатель коррозии по формуле:
Ответ: 
.
Эти задачи взяты со страницы готовых задач по предмету химия:
Возможно эти страницы вам будут полезны:
| Гидролиз солей задачи с решением |
| Окислительно — восстановительные реакции (овр) задачи с решением |
| Электролиз растворов задачи с решением |
| Получение и химические свойства металлов задачи с решением |
