Файл: Подберите коэффициенты в следующих реакциях ионноэлектронным методом. Укажите окислитель и восстановитель.docx
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 22.11.2023
Просмотров: 192
Скачиваний: 3
Анодный процесс будет иметь вид:(+) Анод: 2H2O - 4e- → O2 + 4H+ Eo = +1.228 ВНа аноде будет выделяться кислородСуммарное уравнение реакции представляет собой электролиз воды:2H2O = 2H2 + O2При использовании никелевого анода - катодный процесс тот же, на аноде идет процесс растворения никеля:(+) Анод: Ni - 2e- → Ni2+ Eo = -0.250 ВСуммарное уранвение:Ni + 2H2O = Ni(OH)2↓ + H2↑Чтобы электролиз шел непрерывно, необходимо к электродам приложить разность потенциалов, превышающую ЭДС поляризации. Теоретический потенциал разложения электролита равен ЭДС поляризации. Он вычисляется по разности электродных потенциалов анода и катода, т. е. Еразл = ϕа – ϕк.В данном случае на катоде выделяется водород, на аноде – кислород. Теоретический потенциал разложения Еразл = 1,228 – (-0.828) = 2,056 Вб) при использовании никелевого анода.В данном случае на катоде выделяется водород, на аноде – растворяется никель. Теоретический потенциал разложения Еразл = -0,25 – (–0,828) = 0,578 В3. Составьте уравнение реакции, используя справочные данные стандартных электродных потенциалов:а) φo (Cr3+ / Cr2+) = - 0,41 вб) φo (S + 2 H+ / H2S) = 0,14 вКислородом воздуха, особенно в кислой среде, Cr2+ окисляется, в результате чего голубой раствор быстро зеленеет.CrCl2 + O2 + HCl = CrCl3 + H2O Cr2+ - e- = Cr3+ Е = -0,41 В хром восстановитель, окисляетсяO2 + 4H+ + 4e- =2Н2О Е = 1,229 В кислород окислитель, восстанавливается4CrCl2 + O2 + 4HCl = 4CrCl3 + 2H2O +7 -2 +2 0KMnO4 + H2S + H2SO4 → MnSO4 + S + K2SO4 + H2OMn+7 +5e = Mn+2S2- - 2e = S02*| MnO4- + 8H+ + 5e = Mn2+ + 4H2O перманганат калия окислитель, восстанавливается5*| H2S - 2e- = S + 2H+ сероводород восстановитель, окисляется2MnO4- + 16H+ + 5H2S = 2Mn2+ + 8H2O + 5S + 10H+2MnO4- + 6H+ + 5H2S = 2Mn2+ + 8H2O + 5S 2KMnO4 + 5H2S + 3H2SO4 = 2MnSO4 + 5S + K2SO4 + 8H2OСтандартные потенциалы полуреакций согласно справочным данным:MnO4- + 8H+ + 5e = Mn2+ + 4H2O Eo = +1.507 ВH2S - 2e- = S + 2H+ Eo = +0.14 В4. Какой металл будет подвергаться коррозии
, если заданная пара металлов Mg / Sn
попадёт в кислую среду? Составьте схему образующегося при этом гальванического элемента. Запишите уравнения электродных процессов и общее уравнение коррозии.
Пара металлов находится в кислой среде. Раствор кислоты – электролит, то есть электропроводящая среда, следовательно, будет протекать электрохимическая коррозия.
Потенциалы металлов составляющих гальваническую пару:
Mg - 2e- → Mg2+ Eo = -2.363 В
Sn - 2e- → Sn2+ Eo = -0.136 В
Составим схему коррозионного гальванического элемента:
(-) Mg │ H2O, H+ │ Sn (+)
В данном случае среда кислая, поэтому окислителем (деполяризатором) является ион водорода (H+). Следовательно, в этой схеме будет протекать электрохимическая коррозия с водородной деполяризацией.
Магний имеет меньший (-2,363 B) потенциал, чем олово (-0,136 B), поэтому в гальваническом элементе олово будет катодом (окислителем), магний – анодом (восстановителем).
Электроны двигаются от магния к олову.
Запишем электронные уравнения процессов коррозии, протекающих на электродах, и составим суммарное уравнение процессов коррозии.
Анодный процесс – окисление металла
(-) Анод: Mg - 2e- → Mg2+
Катодный процесс – восстановление водорода
(+) (K) 2H+ + 2e- = H2↑
Суммарное уравнение процесса:
Mg0 + 2H+ = Mg2+ + H2↑
Составим молекулярное уравнение процесса коррозии окислительно-восстановительной реакции, протекающей при коррозии:
Mg + H2SO4 = MgSO4 + H2↑
Вывод: коррозировать будет магний. Продуктом его коррозии является соль – сульфат магния. На оловянном электроде выделяется водород.
5. Какой металл является анодным по отношению к покрываемому металлу:
а) Bi покрыт Ni;
б) Bi покрыт Ag?
Составьте уравнения реакций, протекающих на электродах, и общее уравнение коррозии, протекающей во влажном воздухе при атмосферной коррозии.
а) Bi покрыт Ni;
Bi - 3e- → Bi3+ Eo = +0.23 В
Ni - 2e- → Ni2+ Eo = -0.250 В
Потенциал никеля меньше потенциала висмута, поэтому никель является анодным покрытием.
б) Bi покрыт Ag?
Ag - e- → Ag+ Eo = +0.799 В
Bi - 3e- → Bi3+ Eo = +0.23 В
Потенциал висмута меньше потенциала серебра, поэтому серебро является катодным покрытием.
Пара металлов находится во влажном воздухе
, который является электропроводящей средой, следовательно, будет протекать электрохимическая коррозия. При нарушении покрытия образуется гальванический элемент.
Составим схему коррозионного гальванического элемента:
Ni │ H2O, O2 │ Bi
Вода – это нейтральная среда, поэтому окислителем (деполяризатором) является кислород – О2 воздуха. Следовательно, в этой схеме будет протекать электрохимическая коррозия с кислородной деполяризацией.
Никель имеет меньший (-0,25 B) потенциал, чем висмут (+0,23 B), поэтому в гальваническом элементе висмут будет катодом (окислителем), никель – анодом (восстановителем).
(-) Ni│ H2O, O2 │ Bi (+)
Электроны двигаются от никеля к висмуту.
Запишем электронные уравнения процессов коррозии, протекающих на электродах, и составим суммарное уравнение процессов коррозии.
Анодный процесс – окисление металла
(-) Анод: Ni - 2e- → Ni2+
Катодный процесс – восстановление кислорода
(+) (K) O2 + 2H2O + 4e- =4OH-
Суммарное уравнение процесса:
2Ni0 + O2 + 2H2O = 2Ni2+ + 4OH-
Составим молекулярное уравнение процесса коррозии окислительно-восстановительной реакции, протекающей при коррозии:
2Ni + O2 + 2H2O = 2Ni(OH)2
Вывод: коррозировать будет никель. Продуктом его коррозии является основание – гидроксид никеля.
Составим схему коррозионного гальванического элемента:
Bi | H2O, O2 | Ag
Вода – это нейтральная среда, поэтому окислителем (деполяризатором) является кислород – О2 воздуха. Следовательно, в этой схеме будет протекать электрохимическая коррозия с кислородной деполяризацией.
Висмут имеет меньший (+0,23 B) потенциал, чем серебро (+0,799 B), поэтому в гальваническом элементе серебро будет катодом (окислителем), висмут – анодом (восстановителем).
(-) Bi | H2O, O2 | Ag (+)
Запишем электронные уравнения процессов коррозии, протекающих на электродах, и составим суммарное уравнение процессов коррозии.
(-) (А)Bi0 – 3e- = Bi3+
(+) (K)O2 + 2H2O + 4e- =4OH-
4Bi0 + 3O2 + 2H2O = 4Bi3+ + 12OH-
Составим молекулярное уравнение процесса коррозии окислительно-восстановительной реакции, протекающей при коррозии:
4Bi + 3O2 + 2H2O = 4Bi(OH)3
Вывод: коррозировать будет висмут. Продуктом его коррозии является основание – гидроксид висмута.
6. Вычислите потенциал электрода, в котором металлическая пластинка из серебра погружена в раствор собственной соли с концентрацией катионов [Ag
+] = 0,001 M.Рассчитаем потенциал, используя уравнение Нернста:гдеE — электродный потенциал, В, E0 — стандартный электродный потенциал, измеряется в вольтах;R — универсальная газовая постоянная, равная 8.31 Дж/(моль·K);T — абсолютная температура, K;F — постоянная Фарадея, равная 96500 Кл·моль−1;z — число электронов, участвующих в процессе;[Ox] – концентрация окисленной формы моль/л[Red] – концентрация восстановленной формы моль/лПрименительно для металла, погруженного в раствор своей соли, формула упрощается до вида:E(Ag/Ag+) = E0(Ag/Ag+) + lg[Ag+] = 0.8 + lg[0,001] = 0.8 + 0.059* lg[0,001] = 0,623ВОтвет: E(Ag/Ag+) = 0,623 В7. Определите направление потока электронов во внешней цепи гальванического элементаMn / MnCl2 (0,001 н) // Pb(NO3)2 (0,01 M) / Pb|_____________________________________|Запишите уравнения электродных процессов. На каком электроде происходит растворение металла?Дано:[Mn2+] = 0.001 н = 0,001/2 = 0,0005 моль/л[Pb2+] = 0.01 моль/лНайти:Е - ?Решение:Схема гальванического элемента:А (анод) (-): Mn | Mn(NO3)2 || К (катод) (+): Pb(NO3)2 | PbНа катоде протекает восстановление металла:(+) Катод: Pb2+ + 2e- → Pb Eo = -0.126 ВНа аноде протекает растворение металла:(-) Анод: Mn - 2e- → Mn2+ Eo = -1.179 ВТокобразующая реакция:Pb2+ + Mn0 = Pb↓ + Mn2+Электроны идут по внешней цепи от марганца к свинцу, соответственно направления тока обратное: от свинца к марганцу.Рассчитаем ЭДС гальванического элемента, используя уравнение Нернста:гдеE — электродный потенциал, В, E0 — стандартный электродный потенциал, измеряется в вольтах;R — универсальная газовая постоянная, равная 8.31 Дж/(моль·K);