Вариант 4(коррозия)
|
1. |
Написать уравнения процессов, протекающих при электролизе расплава гидроксида лития на инертных электродах. |
На инертных электродах протекают следующие процессы:
K(–):Li+ + e =Li0 A(+): 4OH− −4e =2H2O + O2
Электролиз расплава нитрата калия имеет вид:
4LiOH → 4Li + H2O↑ + О2↑
|
2. |
Напишите уравнения процессов, проходящих на электродах при электролизе водного раствора нитрата свинца с инертным анодом. |
Нитрат свинца диссоциирует согласно уравнению:
Pb(NO3)2 = Pb2+ + 2NO3-
.
K
(–):Pb2+
+ 2е
→
Pb0
2
1
2H2О + 2е- = H2+ 2ОН- 2 4
А(+): 2H2O – 4e = 4H+ + O2↑ 4 1
Pb2+ +2H2О + 2H2О → Pb0 + H2 + 2ОН- + O2 + 4H+
Pb(NO3)2 + 2H2O → Pb + H2 + 2HNO3 + O2
|
3. |
Железное изделие покрыли медью. Какое это покрытие – анодное или катодное? Почему? Составьте электронные уравнения анодного и катодного процессов коррозии этого изделия при нарушении покрытия во влажном воздухе и хлорводородной (соляной) кислоте. Какие продукты коррозии образуется в первом и во втором случаях? |
Если железо покрыть медью мы получим катодное покрытие.
Процесс в нейтральной среде:
Катод(-):2H2О + 2е- = H2+ 2ОН-
Анод(+): Fe -2e → Fe2+
Fe + 2H2О → Fe(OH)2 + H2
Затем Fe(OH)2 окисляется доFe(OH)3
4 Fe(OH)2 + 2H2O + O2 →4 Fe(OH)3
Процесс в кислой среде:
Катод(-):2H++ 2е- = H2
Анод(+): Fe -2e → Fe2+
Fe+ 2HCl→FeCl2+H2
Анодное покрытие
Для него мы можем использовать цинк
Процесс в нейтральной среде:
Катод(-):2H2О + 2е- = H2+ 2ОН-
Анод(+): Zn-2e→Zn2+
Zn+ 2H2О →Zn(OH)2+ H2
Процесс в кислой среде:
Катод(-):2H++ 2е- = H2
Анод(+): Zn-2e→Zn2+
Zn+ 2HCl→ZnCl2+H2
Вывод: При анодном покрытии разрушается анодный слой, а при катодном покрытии разрушается сама железное изделие, если нарушена защита (царапина)
|
4. |
Напишите уравнения реакций, протекающих при электролизе водного раствора сульфата марганца (II) на марганцевом аноде. Как изменится рН среды около электродов? |
При проведении электролиза с использованием активного (расходуемого) анода процесс усложняется и конкурирующими реакциями на электродах являются следующие:
на аноде— окисление анионов и гидроксид-ионов, анодное растворение металла — материала анода;
на катоде — восстановление катиона соли и ионов водорода, восстановление катионов металла, полученных при растворении анода.
На аноде возможны процессы:
2H2O – 4e = 4H+ + O2↑ φ01 = 1,23 В
Mn -2e → Mn2+ φ02 = -1,18 В
Т.к φ02<φ01 , то будет происходить окисление марганца
На катоде:
2H2O + 2e = 2OH- + H2↑ φ03 = -0,41 В
Mn2++ 2e → Mn φ02 = -1,18 В
Т.к φ02<φ03 , то будет происходить выделение водорода.
Около анода рН будет кислый из-за гидролиза: Mn2+ + H2O → MnOH+ +H+
Около катода рН будет щелочной
|
5. |
При электролизе водного раствора ZnSO4 током 2А за 10 часов на катоде выделилось 1,25 л Н2. Рассчитать массу выделившегося цинка. |
Сульфат цинка диссоциирует согласно уравнению:
ZnSO4 = Zn2+ + SO42-
.
K
(–):Zn2+
+ 2е
→
Zn0
2
1
2H2О + 2е- = H2+ 2ОН- 2 4
А(+): 2H2O – 4e = 4H+ + O2↑ 4 1
Zn2+ +2H2О + 2H2О → Zn0 + H2 + 2ОН- + O2 + 4H+
ZnSO4+ 2H2O → Zn + H2 ↑+ H2SO4 + O2↑
Для того чтобы найти массу выделившегося цинка, воспользуемся уравнением закона Фарадея:
m= Мэ*I*t/F, гдеm– масса образовавшегося вещества, г; Мэ – его эквивалентная масса, п/моль;F– постоянная Фарадея (96500 Кл/моль)
m = 32,5*2*36000/96500 = 24,25 г
ν(H2) = 1,25/22,4= 0,0558 моль
ν(Zn) =24,25/65 = 0,373 моль
выход цинка по току равен:
ω = 0,0558 моль/0,373 моль ≈ 0,15 или 15%
m(Zn)практ. =24,25 * 0,15 = 3.6375 г
Ответ: m(Zn)практ. = 3.6375 г