Файл: М. Н. Назаров, Ю. И.docx

Примеры решения задач

Пример 1. Составить уравнения электродных реакций и суммарное уравнение электролиза расплава ZnCl₂ .

Решение

ZnCl₂ Zn²⁺ +2Cl^-

На катоде идет восстановление катионов:

Zn²⁺ + 2 e= Zn⁰ ,

на аноде- окисление анионов:

2Cl^- - 2 e =Cl₂

Суммарное уравнение:

Zn²⁺ + 2Cl^- = Zn+Cl₂

Пример 2. Составить уравнения электродных реакций и суммарное уравнение электролиза водного раствора NaI с инертным анодом. Рассчитать, сколько иода выделится при пропускании тока силой 5 А в течение 10 ч.

Решение. На катоде из двух возможных процессов Na⁺ + e = Na⁰ (1)

2 H₂O + 2 e = H₂+2OH^- (2)

будет протекать тот, который имеет больший электродный потенциал. Стандартный электродный потенциал системы (1) равен -2,71В.

Электродный потенциал системы (2) зависит от и в нейтральной среде имеет значение -0,41 В. На катоде будет происходить процесс с большим электродным потенциалом, т.е. электрохимическое восстановление воды.

Для выбора анодного процесса следует сравнить электродные потенциалы систем

2I^- -2 e = I₂ (3)

2H₂O - 4e = O₂ + 4H⁺ (4)

Стандартный электродный потенциал системы (3) 0,54 В. Электродный потенциал окисления воды зависит от и в нейтральной среде составляет

---

0,82В. На аноде будет протекать процесс с меньшим значением электродного потенциала, т.е. окисление иодид-ионов.

Складывая уравнения катодного и анодного процессов, получаем суммарное уравнение процесса электролиза:

2NaI + 2H₂O = I₂ + H₂ + 2NaOH

Массу выделившегося иода находим по уравнению закона Фарадея, имея в виду, что t=10ч=36000 с и Э_I2=127 :

m_J2=ЭJt/ F= 127 5 36000/96500=236,9 г.

Пример 3. Составить уравнения электродных процессов электролиза раствора Cu(NO₃)₂ с медным анодом. Какое количество меди растворится за 1 час при силе тока 3 А

Решение. На катоде будет восстанавливаться медь, т.к. потенциал процесса Cu²⁺ + 2 e = Cu⁰ =0,34 В

больше электродного потенциала восстановления воды ( = -0,41 В).

На аноде будет окисляться медь, т.е. материал анода, т.к. потенциал этого процесса (0,34 В) меньше потенциала окисления воды (0,82 В) (NO₃^- относится к неокисляющимся на аноде кислородсодержащим анионам):

Cu⁰-2e = Cu²⁺

Таким образом, в данном случае электролиз сводится к растворению металла анода и выделению его на катоде.

Количество растворенного металла составит (t= 3600 с, Э_Сu=32 г): m= ЭJt/F= 32 3 3600/96500=3,58 г

---

---

Задачи

161. 
     Составьте уравнения электродных реакций, протекающих при электролизе с нерастворимыми анодами: а) расплава ZnCl₂; б) растворов ZnCL₂ и ZnSO₄. Рассчитайте, сколько выделится хлора в литрах (н.у.) при пропускании тока силой 10А в течение 1 ч.
     
162. 
     * а) KOH; б) KOH и KCl
     

Рассчитайте, сколько выделится хлора при пропускании тока силой 5А в течение 30 мин.

161. 
     * а) NiJ₂; б) NiJ₂ и Be(NO₃)₂
     

Рассчитайте, сколько выделится иода в литрах (н.у.) при пропускании тока силой 20А в течение 5 ч.

161. 
     * а) CuCl₂; б) CuCl₂ и KCl
     

Рассчитайте, сколько выделится меди при пропускании тока силой 8А в течение 5 ч.

161. 
     * а) MgCl₂; б) MgCl₂ и ZnSO₄
     

Рассчитайте, сколько выделится хлора в литрах (н.у.) при пропускании тока силой 5А в течение 3ч.

161. 
     * а) KI; б) KI и K₂SO₄
     

Рассчитайте, сколько выделится иода при пропускании тока силой 4А в течение 10 ч.

161. 
     * а) NaOH; б) NaOH и AlCl₃
     

Рассчитайте, сколько выделится натрия при пропускании тока силой 4А в течении 8 ч.

161. 
     * а) SnSO₄; б) SnSO₄ и MgCl₂
     

Рассчитайте, какое количество электричества необходимо пропустить через раствор SnSO₄, чтобы получить 1 кг олова.

161. 
     Составьте уравнения электродных реакций, протекающих при электролизе раствора CuSO₄ с растворимым медным анодом и нерастворимым графитовым анодом. Рассчитайте, сколько растворится меди на аноде при пропускании тока силой 10 А в течение 3 ч.
     
162. 
     Составьте уравнения электродных реакций, протекающих при электролизе раствора ZnSO₄ с растворимым цинковым и графитовым анодом. Рассчитайте, сколько цинка растворится на аноде при пропускании тока силой 5 А в течение 20 ч.
     

---

*См. условие задачи № 161.

14. Коррозия металлов

Коррозия–это самопроизвольно протекающий процесс разрушения металлов в результате химического или электрохимического взаимодействия их с окружающей средой.

При электрохимической коррозии на поверхности металла одновременно протекают два процесса:

анодный – окисление металла Me⁰ – ne^- = Meⁿ⁺

и катодный – восстановление ионов водорода 2H⁺ + 2e^- = H₂

или молекул кислорода, растворенного в воде, O₂ + 2H₂O + 4е^- = 4OH^-

Из двух металлов, находящихся в контакте друг с другом, окисляться (корродировать) будет тот, который расположен левее в ряду напряжений (см. главу XV). Этот металл будет анодом.

Ионы или молекулы, которые восстанавливаются на катоде, называются деполяризаторами. При атмосферной коррозии – коррозии во влажном воздухе при комнатной температуре – деполяризатором является кислород.

---