- •Контрольные работы общая химия
- •Часть 2
- •Оглавление
- •8. Электрохимические процессы
- •8.1. Степень окисления элемента
- •8.2. Окислительно-восстановительные реакции
- •8.3. Основные понятия электрохимических процессов
- •8.4. Ряд напряжений металлов
- •8.5. Гальванический элемент
- •8.6. Электролиз
- •8.7. Явление поляризации. Напряжение разложения
- •8.8. Примеры решения задач
- •8.9. Задачи для самостоятельного решения
- •Контрольные вопросы
- •9. Коррозия металлов
- •91.1. Классификация коррозионных процессов
- •Катодные процессы при коррозии
- •9.2. Методы защиты от коррозии
- •9.3. Примеры решения задач
- •9.4. Задачи для самостоятельного решения
- •Контрольные вопросы
- •10. Химия металлов
- •10.1. Металлическая связь
- •10.2. Зонная теория кристаллов
- •10.3. Химические свойства металлов
- •Продукты взаимодействия металлов с водой и некоторыми кислотами
- •Продукты пассивации некоторых металлов
- •10.4. Способы получения металлов
- •10.5. Способы очистки металлов
- •10.6. Сплавы металлов
- •10.6.1. Диаграммы состояния веществ, образующих механическую смесь
- •10.6.2. Диаграммы состояния веществ с неограниченной растворимостью
- •10.6.3. Диаграммы состояния веществ, образующих химическое соединение
- •10.7. Примеры решения задач
- •10.8. Задачи для самостоятельного решения
- •Контрольные вопросы
- •11. Химическая идентификация и анализ вещества
- •11.1. Качественный анализ
- •Кислотно-основная классификация катионов
- •Некоторые реагенты для идентификации катионов
- •11.2. Количественный анализ
- •11.3. Инструментальные методы анализа
- •11.4. Примеры решения задач
- •11.5. Задачи для самостоятельного решения
- •Контрольные вопросы
- •Библиографический Список Основная литература
- •Дополнительная литература
- •Перечень задач для выполнения контрольных работ
- •Стандартные электродные потенциалы металлов
8.7. Явление поляризации. Напряжение разложения
Электролиз происходит только при строго определенной разности потенциалов. Так, если в раствор NiCl2опустить платиновые электроды и приложить к ним разность потенциалов в 1,5 В, то появившийся в цепи электрический ток быстро прекратится. Это связано с возникновением нового гальванического элемента, который дает ток противоположного направления. В первый момент на электродах происходят процессы:
Катод (–): |
Ni+2 +2e– → Ni0; |
Анод (+): |
2Cl– –2e–→ Cl20. |
На катоде образуется налет металлического никеля (вследствие процесса восстановления катионов никеля), а на аноде выделяется хлор. Возникает новый гальванический элемент:
Ni│NiCl2║Cl2│Pt.
В образовавшемся гальваническом элементе будут протекать процессы, противоположные электролизу:
Катод (–): |
Cl20 +2e– → 2Cl–; |
Анод (+): |
Ni0–2e– → Ni+2. |
ЭДС данного гальванического элемента составит:
ЭДС = 1,36 – (–0,25) = 1,61 В.
Приложенная разность потенциалов для электролиза (1,5 В) недостаточна, чтобы прекратить работу гальванического элемента, и электролиз приостанавливается.
Таким образом, при прохождении тока изменяются потенциалы электродов, т. е. возникает электродная поляризация; потенциал катода становится более отрицательным, потенциал анода – более положительным.
Поляризация–это явление отклонения значения потенциала от равновесного при прохождении тока небольшой величины. Для того, чтобы процесс продолжался, необходимо, чтобы разность потенциалов электродов при электролизе была больше, чем разность равновесных потенциалов электродов. Так как поляризация может наблюдаться как на катоде, так и на аноде, то различают катодную и анодную поляризации.
Для экспериментального определения поляризации строят кривую зависимости потенциала электрода от протекающего через электрод тока. Согласно закону Фарадея, значение тока может быть использовано для количественной оценки скорости электрохимической реакции. Так как электроды могут быть разными по площади, то в зависимости от площади электрода при одном и том же потенциале могут быть разные токи. Поэтому скорость реакции обычно относят к единице площади поверхности.
Процесс поляризации определяется природой электродов, состоянием их поверхности, агрегатным состоянием веществ, выделяемых на электродах, плотностью тока и т. д.
Чтобы происходило разложение соли, к электроду надо приложить разность потенциалов большую, чем ЭДС гальванического элемента. Наименьшая разность потенциалов, при которой происходит электролиз, называется напряжением разложения, ∆Е; для NiCl2 напряжение разложения составит 1,85 В. Разность между напряжением разложения и ЭДС гальванического элемента называется перенапряжением:
∆Е – ЭДС = 1,85 – 1,61 = 0,24 В.
Электрохимическое перенапряжение может быть снижено применением электродов-катализаторов. Например, водородное перенапряжение можно снизить использованием электродов из платины, палладия и металлов группы железа. Электрохимическая поляризация уменьшается с увеличением температуры и концентрации реагента и не зависит от перемешивания раствора.