Материал: Строение вещества

ē

Cr/Cu, H⁺;

-0,74 В < 0,34 В

на аноде Cr – 3e → Сr³⁺ _(p-p) процесс окисления;

на катоде 2H⁺ + 2e → H₂/Сu процесс восстановления;

суммарное ионное уравнение электрохимической коррозии

2Cr/Cu + 6Н⁺ → 2Сrг³⁺ + 3Н₂/Cu,

молекулярное уравнение электрохимической коррозии

2Cr/Cu + 6НCI→ 2СrCI₃ + 3Н₂/Cu.

Схема работающего гальванического элемента

ē




(-) 2Сг/2Сг³⁺ | НС1 | (Сu) ЗН₂/6Н⁺ (+)

-0,74 В < 0,34 В

Следовательно, коррозии подвергается хром.

4. 
   Пример решения задания 4
   

Какой металл является анодным (катодным) по отношению к покрываемому металлу? Составьте уравнения реакций, протекающих при атмосферной коррозии (во влажном воздухе).

а) Fe покрыт Zn;

б) Fe покрыт Cu

Решение:

а) Исходя из положения металлов в ряду напряжений, определяем, что цинк является более активным металлом ( ) и в образующейся гальванической паре будет анодом. Железо является катодом ( ). Цинк растворяется, а на железе восстанавливается молекулярный кислород.

ē
Fe|H₂O, O₂|Zn

–0,44 B > –0,76 B

на аноде 2 Zn – 2ē → Zn²⁺_(p-p) окисление;

на катоде 1 О₂ + 2Н₂О + 4ē → 4ОН^– восстановление идет на железе.

Итоговое уравнение реакции будет иметь вид

2Zn/Fe + O₂ +2H₂O → 2Zn(OH)₂↓

Цинк является анодным покрытием.

б) Исходя из положения металлов в ряду напряжений, определяем, что железо является более активным металлом ( ) и в образующейся гальванической паре будет анодом. Медь является катодом ( ). Железо растворяется, а на меди восстанавливается молекулярный кислород.

ē
Fe|H₂O, O₂|Cu

-0,44 B < +0,34 B




на аноде 2 Fe – 2 ē → Fe ²⁺_(p-p) окисление;

на катоде 1 О₂ + 2Н₂О + 4 ē → 4ОН^– восстановление идет на меди.

Итоговое уравнение реакции будет иметь вид

2Fe/Сu + O₂ + 2H₂O → 2Fe(OH)₂↓.

Затем идет реакция окисления гидроксида железа (II) в гидроксид железа (III) кислородом воздуха:

4Fe(OH)₂+ O₂ + 2H₂O → 4Fe(OH)₃↓

Медь является катодным покрытием.

5. 
   Пример решения задания 5
   

Вычислите электродный потенциал цинка в растворе ZnCl₂, в котором концентрация ионов Zn²⁺

составляет 7 ∙ 10^-2 М.

Решение:

По уравнению Нернста

= —0,79 В

Ответ: -0,79В.

6. 
   Пример решения задания 6
   

Составьте схемы электролиза водного раствора CuSO₄:

а) с инертным анодом;

б) с использованием анода из меди.

Решение:

а) Электролиз водного раствора сульфата меди (II) с инертным анодом;

в растворе происходит диссоциация соли:

CuSO₄ Cu²⁺ + SO₄^2-

Возможные окислители Cu²⁺ и H₂О

Так как > , более сильным окислителем является ион Cu²⁺, и на катоде происходит восстановление металлической меди.

катодная	Cu2+ + 2ē → Cuo	2
реакция

Возможные восстановители SO₄^2- и H₂O.

Так как < , более сильным восстановителем является вода, и на аноде происходит выделение кислорода из воды

анодная	2Н2О – 4ē → О2 + 4Н+	1
реакция

Составим суммарное уравнение реакции, объединив уравнения катодной и анодной реакций с учетом коэффициентов электронного баланса.

краткое ионное уравнение

2Cu²⁺ + 2H₂O 2Cu^o_(кат.) + O_2(ан.) + 4Н⁺_(ан.)

молекулярное уравнение

2CuSO₄ + 2H₂O 2Cu_(кат.) + O_2(ан.) + 2H₂SO_4(ан.)

б) При электролизе водного раствора сульфата меди (II) с медным анодом в качестве восстановителей будем рассматривать SO₄^2-, H₂Oи сам анодCu. Анион SO₄^2- разряжаться не будет, а при сравнении, > видно, что более сильным восстановителем является медь Cu. На электродах идут следующие процессы:

на катоде: Cu²⁺ + 2ē → Cu⁰

на аноде: Cu^o – 2 ē → Cu²⁺

краткое ионное уравнение

Cu²⁺ + Cu⁰ Cu⁰ + Cu²⁺

молекулярное уравнение

CuSO₄ + H₂O +Cu⁰ Cu⁰_(кат.) + H₂O + CuSO_{4 (анод)}

2. ЗАДАНИЯ ДЛЯ САМОСТОЯТЕЛЬНОГО РЕШЕНИЯ

1. 
   Подберите коэффициенты в следующих реакциях ионно-электронным методом. Укажите окислитель и восстановитель, определите направление протекания реакции и вычислите ЭДС.
   
2. 
   Вычислите ЭДС гальванического элемента, составленного из стандартных электродов. Определите направление тока во внешней цепи указанного гальванического элемента Me|Me⁺ⁿ||Me⁺ⁿ|Me.
   

Нa каком электроде будет идти растворение металла?

3. 
   Какой металл будет подвергаться коррозии, если заданная пара металлов, находящихся в контакте, попадет в кислую среду? Составьте схему образующегося при этом гальванического элемента.
   
4. 
   Какой металл является анодным (катодным) по отношению к покрываемому металлу? Составьте уравнения реакций, протекающих при атмосферной коррозии (во влажном воздухе).
   
5. 
   Определите электродный потенциал электрода, в котором металлическая пластинка погружена в раствор собственной соли с заданной концентрацией катионов.
   
6. 
   Составьте схемы электролиза водного раствора заданного вещества
   

а) с инертным анодом;

б) с использованием активного анода.

Задания с первого 1-6б выполняются на основании таблицы:

номер вари-анта	Номера заданий
	1 реак-ции	2	3	4	5	6а	6б
1	1, 4, 89	Cu|Cu+2||Fe+2|Fe	Na/Ba	Fe покрыт Ni Fe покрыт Mn	Pb|Pb+2 0,0012 н	NaOH	Zn
2	2, 6, 87	Fe|Fe+2||Zn+2|Zn	Ca/Ni	Zn покрыт AI Zn покрыт Cd	Zn|Zn+2 2 М	BaCI2	Ag
3	3, 8, 88	Mg|Mg+2||Fe+2|Fe	Sr/Ca	Mg покрыт Ca Mg покрыт Zn	Ni|Ni+2 2 М	HNO3	AI
4	5, 12,34	Mg|Mg+2||Zn+2|Zn	Cu/Fe	Mn покрыт Mg Mn покрыт Fe	Zn|Zn+2 2 н	KNO3	Ni
5	7, 16,79	Zn|Zn+2||Sn+2|Sn	Zn/Sn	Pb покрыт Cu Pb покрыт Cо	Zn|Zn+2 0,001 М	NaBr	Fe
6	9, 19,37	Zn|Zn+2||AI+3|AI	Fe/Ag	AI покрыт Sr AI покрыт Cu	Cd|Cd+2 0,1 М	Ba(NO3)2	Cu
7	10, 21,44	Ag|Ag+||Mg+2|Mg	Na/Ag	Cr покрыт Mn Cr покрыт Sn	Ag|Ag+ 1 н	Zn(NO3)2	Co
8	11, 32,50	AI| AI+3||Mg+2|Mg	AI/Ag	Cd покрыт Mg Cd покрыт Pb	Fe|Fe+2 0,002 н	AICI3	Pb
9	13, 36,42	Pb|Pb+2||Ni+2|Ni	Ni/Pb	Ni покрыт Zn Ni покрыт Cu	Cu|Cu+2 0.1 н	Cu(NO3)2	Mn
10	14, 28,56	Mn|Mn+2||Ni+2|Ni	Na/Zn	Fe покрыт Zn Fe покрыт Cu	Ag|Ag+ 2 н	Pb(NO3)2	Mg
11	15, 39,43	Pb|Pb+2||Ag+|Ag	Mn/Ni	Zn покрыт Ag Zn покрыт Mg	Cd|Cd+2 0,01 М	AI(NO3)3	Sn
12	17, 48,51	AI| AI+3||Sn+2|Sn	Pb/Fe	Pb покрыт Bi Pb покрыт Ni	Cu|Cu+2 0,2 М	AgNO3	AI
13	18, 53,60	Sn|Sn+2||Cu+2|Cu	Ca/AI	AI покрыт Mg AI покрыт Pb	Ag|Ag+ 0,02 М	MnCI	Zn
14	20, 64,63	Zn|Zn+2||Ni+2|Ni	Mn/Sn	Ni покрыт Cr Ni покрыт Ag	Cu|Cu+2 2 М	Sn(NO3)2	Ag
15	22, 67,70	Cu|Cu+2||AI+3|AI	Zn/Ni	Mg покрыт Ca Mg покрыт Cu	Sn|Sn+2 0,0045 М	Ni(SO4)2	Fe
16	23, 68,78	Zn|Zn+2||Pb+2|Pb	AI/Cu	Sb покрыт Cr Sb покрыт Ag	Zn|Zn+2 0,01 М	H2SO4	Pb