Добавил:

Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.

Вуз:

Белорусский национальный технический университет

Предмет:

[НЕСОРТИРОВАННОЕ]

Файл:

Примеры А и Б части

.pdf

Скачиваний:

Добавлен:

31.05.2015

Размер:

1.46 Mб

Скачать

☆

<<< < Предыдущая 1 2 3 4 5 6 7 8 910 / 1810 11 12 13 14 15 16 17 18 > Следующая >>>

c 3

= c

·α·n

3 = 10-3 · 1 · 1 = 10-3 моль/л,

CrCl3

α = 1 (CrCl3 – сильный электролит), nCr3 = 1.

Рассчитываем электродный потенциал хрома:

= 0 3

0,059

lgc

3 = –0,74 +

0,059

lg10-3 = –0,80 В.

Cr3 /Cr

/Cr

Так как Cr3 /Cr < Zn2 /Zn , то в ГЭ анодом будет являться хромУ,

катодом – цинк.

Составляем схему ГЭ:

А(-)Cr

│

CrCl3

││

ZnCl2

│

Zn(+)K

А(-)Cr

│

Cr3+

││

Zn2+

│

Zn(+)K.

Составляем уравнения электродных процессов и суммарной то-

образующей реакции:

НОК

ДМ

На A(-)Cr – 3ē = Cr3+

На К(+)Zn2+ + 2ē = Zn

2Cr + 3Zn2+

= 2Cr3+

+ 3Zn – суммарное ионно-молекулярное

уравнение токообразующей реакции.

2Cr + 3ZnCl2 = 2CrCl3

+ 3Zn – суммарное молекулярное уравне-

ние токообра ующей реакции.

Рассчитываем напряжение ГЭ:

2 / Zn – Cr3 /Cr

= –0,76–(–0,80) = 0,04 В.

ε К А = Zn

о: ε = 0,04 В.

2.пСоставить схему ГЭ, в котором протекает химическая ре-

акция Fe + Ni2+ = Fe2+ + Ni. Написать уравнения электродных

Ответ

процессов. На основании стандартных значений энергий Гиббса

образования ионов ∆fG°(298 К, Men+) рассчитать стандартное

Рнапряжение ГЭ и константу равновесия реакции при 298 К.

∆fG°(298 К, Ni2+) = – 64,4 кДж/моль; ∆fG°(298 К, Fe2+) = – 84,94 кДж/моль.

Дано:

Решение:

fGº(298 K, Ni2+) = –64,4 кДж/моль

На

основании реакции,

fGº(298 K, Fe2+) = –84,94 кДж/моль

Т = 298 К

приведенной в условии за-

дачи,

составляем уравнения

ε0 –?

Кс –?

электродных процессов:

На A(-)Fe – 2ē = Fe2+

НОК

ДМ

1 – окисление

На К(+)Ni2+ + 2ē = Ni

1 – восстановление

Анодом ГЭ является электрод, на котором происходит процесс

окисления,

катодом –

электрод,

на котором происходит процесс

восстановления. Тогда в рассматриваемом ГЭ анодом будет являть-

ся железо, катодом – никель.

Составляем схему ГЭ:

А(-) Fe │ Fe2+

║ Ni2+ │ Ni(+)K.

Рассчитываем стандартное нап яжен е ГЭ:

∆rGº (298 К) = – z · F · εº,

rG (298 K)

= ∆fGº (298 К, Fe2+) – ∆fGº (298 К, Ni2+) =

= –84,94 – (–64,4) = –20,54 кДж,

( 20,54) 103

(298K)

z F

0,106 B.

2 96500

z = 2, F = 96500 Кл/моль.

Рассчитываем константуравновесия токообразующей реакции (Кc):

rG (298 K)

= – 2,303·R·T·lgKc;

е lgKс

rG (298K)

( 20,54) 103

3,6.

2,303 8,314 298

2,303 R T

Kс = 103,6 = 3981.

Ответ: ε0 = 0,106 В, Kс = 3981.

3. Составить схему коррозионного ГЭ, возникающего при контакте железной пластинки площадью 20 см2 с никелевой в растворе соляной кислоты HCl. Написать уравнения электродных процессов и суммарной реакции процесса коррозии.

а) Вычислить объемный и весовой показатели коррозии, ес-

ли за40 минут в процессе коррозии выделилось 0,5 см3

газа(н.у.).

б) Вычислить весовой и глубинный показатели коррозии, ес-

ли за 120 минут потеря массы железной пластинки составила

3,7·10-3 г. Плотность железа равна 7,9 г/см3.

Решение

По табл. 11.1 находим значения стандартных электродных по-

тенциалов железа (II) и никеля (II):

Fe2 /Fe

= –0,44 В,

= –0,25 В.

Ni2 /Ni

Так как 0

< 0 2

/Ni

, то анодом коррозионного ГЭ будет

/Fe

являться железо, катод м – никель.

Составим схему корр зи нн го ГЭ:

или

А(-)Feо│ HCl │ Ni(+)K

А(-)Fe │ H+ │ Ni(+)K.

Cоставляем уравнения электродных процессов и суммарной ре-

акции р цесса к ррозии:

На A(-)Fe – 2ē = Fe

РНа К(+)2Н+ + 2ē = Н2

Fe + 2H+ = Fe2+ + H2 – суммарное ионно-молекулярное уравнение процесса коррозии.

Fe + 2HCl = FeCl2 + H2 – суммарное молекулярное уравнение процесса коррозии.

а) Рассчитываем объемный показатель коррозии KV по формуле

Дано:

V(газа)

τ = 40 мин

, см /м ·ч.

V(газа) = 0,5 см3

S = 20 см 2

При расчете KV принимаем: S – м , τ – час,

KV – ?

V(газа) – см3.

Km – ?

Из уравнения суммарной реакции процесса коррозии следует,

что при коррозии выделяется водород.

Следовательно, V(газа) = V(H2) .

Тогда

0,5

KV =

375

Бсм /м ·ч.

20 10 4 40/60

10–4 – коэффициент пересчета, сантйметров квадратных в метры

квадратные.

Рассчитываем весов й п казатель ко розии Km по формуле

рM (Me)

Km = KV

V эк

, г/м2·ч.

оэк(газа)

разрушению подвергается железо и выде-

В процессе корро

ляется

водород

След вательно:

MFe

Мэк(Ме) =

Мэк(Fe) =

= 28 г/моль,

VMэк(газа)

VMэк (Н) = 11200 см3/моль.

Km = K

Mэк(Fe)

375

= 0,94 г/м2·ч.

VMэк (H)

11200

Ответ: KV = 375 см3/м2·ч, Km = 0,94 г/м2·ч.

б) Рассчитываем весовой показатель коррозии Km по формуле

Дано:

Km =

mMe

, г/м2·ч.

τ = 120 мин

= 3,7·10-3 г.

Коррозии подвергается железо.

S = 20 см 2

ρFe

= 7,9 г/см3

Тогда потеря массы металла

Km – ?

mMe

mFe .

П – ?

При расчете Km принимаем mMe – г; S – м2, τ – ч.

Тогда

3,7 10 3

Km =

= 0,925 г/м ·ч.

20 10 4 120/60

Рассчитываем глубинный показатель коррозии по формуле

8,76

П = Km

= 0,925

7,9

1,03

мм/год.

Ответ: Km = 0,925 г/м2·час, П = 1,03 мм/год.

11. ЭЛЕКТРОЛИЗ РАСТВОРОВ

Таблица 11.1

Процессы, протекающ ена катодепри электролизеводных растворов

Катионы в вод-

Зоны

Процессы на катоде

/Me

ном растворе

-3,02

Катионы металлов на катоде

-2,99

Rb+

не восстанавливаются, а кон-

-2,93

центрируются в околокатод-

-2,92

K+

ном пространстве (католите).

-2,90

На катоде восстанавливаются

-2,89

Sr2+

только молекулы воды:

-2,87

Ca2+

-2,71

Na+

2Н2О + 2ē = 2ОН- + Н2

-2,34

Mg2+

-1,67

Al3+

Окончание табл. 11.1

-1,05

Mn2+

На катоде параллельно проте-

-0,76

Zn2+

кают два процесса:

-0,74

Cr3+

Меn+ + nē = Me

-0,44

Fe2+

-0,40

Cd2+

-0,28

Co2+

2Н2О + 2ē = 2ОН- + Н2

-0,26

Ni2+

-0,14

Sn2+

-0,13

Pb2+

0,00

Н+

При электролизе кислоты

+ + 2ē = 2

+0,20

Sb3+

Восстанавливаются только

+0,23

Bi3+

ионы металлов

+0,34

Бn+

+0,80

III

Ме

+ nē = Me

+0,83

Pd2+

+0,85

Hg2+

+1,20

Pt2+

ано

Таблица 11.2

анионов

Последова ельн сть кисления анионов

инер

де в водном растворе

на

ном

Очередность

окисления

Процессы окисления на аноде

Окисляются анионы бескислородных кислот

- -

и др.)

з(Cl, Br, J , S

Например: 2Cl- – 2ē = Cl2

оОкисляются ОН- ионы

4ОН- – 4ē = О2 + 2Н2О

Еслив водномрастворе присутствуют анионы кислородсо-

держащих кислот(SO42 , NO3 ,PO34 идр.), то онина аноде не

окисляются, а концентрируютсяв околоанодномпространстве

(анолите). На аноде окиcляются толькомолекулы воды:

2H2O – 4е = О2+4H+

Пр и м е ч а н и е . Если анод изготовлен из металлов II или III зоны (растворимый анод), топри электролизе протекает толькопроцессегорастворения Мe0 – nē= Men+

УРОВЕНЬ А

1. В какой последовательности при стандартных условиях из раствора будут восстанавливаться Fе2+, Cu2+, Zn2+, Ag+ с одинаковой концентрацией, если напряжение внешнего источника тока достаточно для выделения любого металла?

Ответ: последовательность восстановления ионов металлов из раствора будет определяться величиной их стандартного электрод-

ного потенциала ( 0

). Ионы металлов будут восстанавливать-

/Me

ся в порядке уменьшения величины их стандартного электродного

потенциала (см. табл. 11.1).

Металл

, В

+ 0,8

+ 0,34

– 0,76

/Me

Ответ:

последовательность

окисления

анионов на

инертном

2. Написать последовательность процессов, протекающих на

инертном аноде при электрол зе раствора,

содержащего сле-

дующие вещества: NaCl, Na2SO4, NaOH.

аноде

определена

табл.

11.2.

Поэтому

последовательность

будет

процессов на аноде

1. 2Cl- – 2ē = Cl2;

4ОН – 4ē = О2

+ 2Н2О.

Ани н SO 2будет концентрироваться в анолите. На аноде бу-

дет

р текать пр цесс

2H2O – 4е = О2 + 4H+.

3. Написать уравнение объединенного закона Фарадея для

еопределения массы (объема) вещества, выделяющегося на

электродах при электролизе.

Ответ: mв =

Mэк(В) I

, V

VMэк (газ) I

o(газ)

УРОВЕНЬ В

1. Составить схемы электролиза и написать уравнения элек-

тродных процессов водных растворов солей (анод инертный):

а) хлорида меди (II); б) гидроксида натрия.

Какие продукты выделяются на катоде и аноде?

Решение

Дано:

а) CuCl2,

а) CuCl2 = Cu2+ + 2Cl-.

б) NaОН.

Схему электролиза составляем в соот-

Анод инертный

ветствии с табл. 11.1 и 11.2:

1. Схема электроли-

за – ?

K(-)

A(+) инертный

2. Продукты элек-

Cu2+ + 2ē = Cu

2Cl- – 2ēН= Cl2

тролиза – ?

H2O

На катоде выделяется Cu, на аноде – Cl2.

б) NaОН = Na+ + ОН-.

K(-)

A(+)

не тный

4ОН

– 4ē = О2 + 2H2О

2H2O + 2ē = H2 + 2OH-

На катоде выделяе ся Н2, на ан де – О2.

2. Составить схемы элек ролиза и написать уравнения элек-

тродных процессов водного раствора сульфата никеля (II) , ес-

ли: а)

инертный; б) анод никелевый. Какие продукты вы-

деляются на кат де и аноде?

Дано:анод

Решение

NiSO4

а) анод – инертный

а) анод инертный

б) анод никелевый

NiSO4 = Ni2+ + SO42 .

1. Схема электроли-

за – ?

Схему электролиза составляем в соот-

2. Продукты элек-

ветствии с табл. 11.1. и 11.2:

тролиза – ?

K(-)	A(+) инертный
Ni2+ + 2ē = Ni	SO42
2H2O + 2ē = H2 + 2OH-	2H2O – 4ē = О2 + 4H+.
На катоде выделяется Ni и H2 , на аноде выделяется О2.
б) анод – никелевый:		Т
NiSO4 = Ni2+ + SO42		Т
NiSO4 = Ni2+ + SO42		У
K(-)	A(+) (Ni)
Ni2+ + 2ē = Ni	SO42 , Н2О
2H2O + 2ē = H2 + 2OH-	Ni – 2ē = Ni2+.

На катоде выделяется Ni и H2, на аноде растворяется Ni.

3. При электролизе растворов а) нитрата кальцияН, б) нитрата

серебра на аноде выделяется 560 мл газа (н.у.). Составить схему

электролиза и написать уравнения электродныхБпроцессов. Оп-

ределить, какое вещество и в каком кол честве выделилось на

катоде. Анод инертный.

Решение

Дано:

Электролиты:

ар) Ca(NO3)2 = Ca2+ + 2NO3 .

а) Ca(NO3)2

б) AgNO3

Схема электролиза:

анод = 560 см3

оK(-)

A(+) инертный

o(B )

тCa2+

NO3

Анод инертный

2H2O + 2ē =

2H2O – 4ē =

1. Схема электроли а – ?

mB2

– ?

= H2 + 2OH-

= О2 + 4H+

На катоде выделяется Н2, на аноде

V(B2) – ?

выделяется О2.

Vo(B ) – ?

По закону эквивалентов:

nэк (В1)(анод) = nэк (В2)(катод)

В соответствии со схемой электролиза

nэк (О2)(анод) = nэк (Н2)(катод) или

V0(O2)

V0(H2)

VMэк (O)

VMэк (H)

откуда

Vo(H2)

Vo(O

)

эк

(H)

560 11200

= 1120 см ,

VMэк (O)

5600

VM (H) = 11200 см3/моль.

эк

= 5600 см3/моль.

(O)

Mэк

На катоде выделилось 1120 см3 водорода.

Ответ: 1120 см3 водорода.

б) AgNO3 = Ag+ + NO3 .

Схема электролиза:

инертный

K(-)

A(+)

Ag+ + ē = Ag

NO3

H2O

2H2O – 4ē = О2 + 4H+

На катоде выделяе ся Ag, наран де выделяется О2.

По закону

эквивалент

в: nэк(О2)(анод) = nэк(Ag)(катод) или

mAg

o(O2) ,

оAg

Mэк(Ag)

VMэк(O)

Mэк

(Ag) Vo(O2)

где

108 560

Откуда

VMэк(O)

5600

= 10,8 г.

Мэк (Ag) 108 108 г/моль .

На катоде выделилось 10,8 г серебра.

Ответ: 10,8 г серебра.

<<< < Предыдущая 1 2 3 4 5 6 7 8 910 / 1810 11 12 13 14 15 16 17 18 > Следующая >>>

Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]

#
30.10.20182.88 Mб43Примако.doc
#
31.05.20151.35 Mб21Пример выполнения. Информатика.pdf
#
31.05.2015265.22 Кб29Пример организации производства.doc
#
28.09.2019354.3 Кб76пример Отчета по практике МАЗ.doc
#
16.08.2019212.48 Кб15Примерные ответы, только номера не совпадают.doc
#
31.05.20151.46 Mб15Примеры А и Б части.pdf
#
24.11.2019135.68 Кб8Примеры сестринского процесса.doc
#
31.05.201547.09 Кб300причины дтп (готово).docx
#
14.11.201993.01 Кб10ПРОБА ПЕРА.docx
#
28.07.201945.9 Кб6Проблема оценки социальных, экологических и дру....docx
#
28.04.2019218.99 Кб12провал.docx