Файл: М. Н. Назаров, Ю. И.docx

Как происходит коррозия цинка, находящегося в контакте с кадмием в нейтральном и кислом растворах. Составьте электронные уравнения анодного и катодного процессов. Каков состав продуктов коррозии

Решение

Цинк имеет более отрицательный потенциал (-0,763 В), чем кадмий (-0,403 В), поэтому он является анодом, а кадмий - катодом.

Анодный процесс Zn⁰ – 2e^- = Zn²⁺

Катодный процесс

в кислой среде 2H⁺ + 2e^- = H₂,

в нейтральной среде ½ О₂ + H₂O + 2e = 2OH^-

Так как ионы Zn²⁺ с гидроксильной группой образуют нерастворимый гидроксид, то продуктом коррозии будет Zn(OH)₂.

Задачи

Составьте уравнения электродных реакций, протекающих при коррозии с кислородной и водородной деполяризацией Al и Zn. Приведите уравнение реакции образования вторичных продуктов коррозии.
* Cd и Fe 173.* Zn и Mg 174.* Al и Fe 175.* Mg и Ni 176.* Be и Sn 177.* Fe и Zn 178.* Ni и Cd

Определите катод и анод пары Fe-Cu . Напишите уравнения электродных реакций на железе и меди пары Fe-Cu, протекающих при коррозии с кислородной деполяризацией.
Определите, какой из металлов является катодом и какой анодом в паре Al-Fe. Составьте уравнения электродных реакций на железе и алюминии, протекающих при коррозии с кислородной и водородной деполяризацией.

*См. условие задачи 171.

Химия элементов

Элементы I а и II а подгрупп

Элементы этих подгрупп

– типичные, очень активные (особенно элементы Iа подгруппы) металлы. На внешнем электронном уровне соответственно один и два валентных S электрона. Энергия ионизации атомов

низкая; понижается сверху вниз по подгруппе, соответственно усиливаются металлические свойства. Имеют большие отрицательные значения стандартных электродных поенциалов. У лития значение в водном растворе наименьшее из всех известных электрохимических систем.

Характер связи в соединениях преимущественно ионный, особенно в соединениях металлов Iа подгруппы.

Будучи активными восстановителями, энергично реагируют с кислородом. При этом с избытком O₂ металлы IIа образуют нормальные оксиды MeO, а из металлов Iа : литий – нормальный оксид Li₂O , натрий – пероксид Na₂O₂ , остальные – надпероксиды MeO₂.

Из пероксидов Iа подгруппы наиболее устойчив Na₂O₂. Важное значение имеет реакция

Na₂O₂ + CO₂ Na₂CO₃ + 0,5О₂

(аналогично реагирует K₂O₂), используемая для регенерации воздуха в изолированных помещениях.

Пероксиды IIа подгруппы (кроме пероксидов Ba и Be) получают по реакции: гидроксид + пероксид водорода _(конц.) , например:

Ca(OH)₂ + H₂O₂ CaO₂ + 2H₂O

Будучи солями перекиси водорода – слабой кислоты, пероксиды металлов подвергаются гидролизу, например:

Na₂O₂ + 2H₂O 2NaOH + H₂O₂,

и разлагаются кислотами с образованием соли и H₂O₂ , например:

BaO₂ + H₂SO₄ BaSO₄ + H₂O₂

Большинство металлов непосредственно взаимодействует с водородом при нагревании, образуя гидриды. Водород входит в состав гидридов в отрицательной степени окисления, за счет этого они проявляют хорошие восстановительные свойства, в частности, восстанавливая оксиды и галогениды до металлов, например:

MeCl₂ + 2NaH Me + 2 NaCl + HCl Гидриды полностью гидролизуются:

NaH + H₂O NaOH + H₂

С диоксидом углерода при нагревании дают соли муравьиной кислоты (формиаты), например:

KH + CO₂ KCOOH

Соединения щелочноземельных металлов с азотом называются нитридами, с углеродом – карбидами; в воде нитриды и карбиды гидролизуются с образованием гидроксида металла и аммиака и метана соответственно.

Реакции оксидов и самих металлов с водой приводят к образованию гидроксидов (исключение – Be по причине очень прочной оксидной пленки).

Большинство гидроксидов – сильные основания (Mg(OH)₂ – основание средней силы, Be(OH)₂ –амфотерное основание), хотя гидроксиды IIа – слабее.

Их растворимость и основные свойства закономерно усиливаются сверху вниз по подгруппе.

Сильные основания называют щелочами. Отсюда

и название элементов подгрупп: Iа – щелочные, IIа – щелочноземельные металлы.

Гидроксиды щелочноземельных металлов при нагревании разлагаются, теряя воду (так же ведет себя и LiOH):

t

Me(OH)₂ MeO + H₂O

Щелочи реагируют с кислотами, кислотными оксидами, амфотерными гидроксидами с образованием солей:

2KOH + CO₂ K₂CO₃ + H₂O

2NaOH + Be(OH)₂ Na₂[Be(OH)₄];

с галогенами

2NaOH +2F₂ 2NaF + H₂O + OF₂

3Br₂ + 6KOH КBrO₃ + 5 КBr + 3H₂O;

с фосфором

3KOH + 4P + 3H₂O 3KH₂PO₂ + PH_3.

с кремнием

4NaOH + Si Na₄SiO₄ + 2H_2.

с ацетатом натрия

NaOH + CH₃COONa Na₂CO₃ + CH₄

при плавлении разрушают стекло и фарфор: 2NaOH + SiO₂ Na₂SiO₃ + H₂O

В соляной и разб. серной кислоте щелочноземельные металлы

растворяются с выделением водорода; все щелочные металлы реагируют с кислотами со взрывом, потому такие реакции специально не проводят.

Соли металлов IIа (кроме солей лития и NaHCO₃) хорошо растворимы в воде, многие из солей металлов IIа (карбонаты, сульфаты, фосфаты и некоторые другие) малорастворимы.

Наибольшее практическое значение из солей щелочных металлов имеют карбонаты натрия (сода) и калия (поташ). Растворы карбонатов имеют сильнощелочную реакцию вследствие гидролиза:

CO₃^2- + H₂O HCO₃^- + OH^-

Щелочные металлы (особенно натрий и калий) образуют соли практически со всеми известными кислотами.

Из солей щелочноземельных металлов наиболее распространены и широко используются сульфаты, карбонаты, хлориды кальция и магния. В частности, CaSO₄ 2H₂O – гипс; CaSO₄ 0,5H₂O – алебастр; CaCO₃ – мел, мрамор, известняк; CaCO₃MgCO₃ – доломит; MgCO₃ – магнезия белая, а также магнийсодержащие материалы: 3MgO 2SiO₂ 2H₂O – асбест, 3MgO 4SiO₂ H₂O - тальк и др.

Сульфат кальция при нагревании разлагается: t

2CaSO₄ 2CaO + 2SO₂ + O₂

Термически неустойчивы и карбонаты: t

MgCO₃ MgO + CO₂