Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

химия

.pdf
Скачиваний:
37
Добавлен:
09.06.2015
Размер:
512.99 Кб
Скачать

Пример 2. Вычислите эквивалентную массу металла, зная, что при электролизе раствора хлорида этого металла затрачено 3880 Кл электричества и на катоде выделяется 11,742 г металла.

Решение. Из формулы (1)

m =

11,742 96500

= 29,35г /моль, где

 

 

э

3880

 

 

 

 

I t = Q -количество электричества, Кл.

Пример 3. Какие реакции протекают на электродах при электролизе раствора К2SO4, Чему равна сила тока при электролизе раствора в течении 1 ч 40 мин 25 с , если на катоде выделилось 1,4 л водорода?

Решение. Преобразуем

формулу

(1) I =

mF

, так

как

дан

объем

mэt

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

водорода, то отношение

m

заменяем

отношением

 

VH2

 

 

, где

V

-объем

 

 

 

 

 

 

mэ

 

 

 

 

Vэ(H

 

 

 

H2

 

 

 

 

 

 

)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

водорода, л; VЭ(H2 ) = 11,2 л/моль эквивалентный объем водорода, t = 6025 c (1 ч 40 мин 25 с= 6025 c). Тогда:

 

VH

2

F

1,4 96500

 

I =

 

 

 

=

 

=

V

 

2 )

t

11,2 6025

 

э(H

 

 

 

 

В водном растворе сульфата калия протекают реакции диссоциации по

уравнениям: H2O = H+ + OHи

K2SO4 = 2K+ + SO42

 

 

 

 

Схема электролиза раствора сульфата калия:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

W

= H

02

 

 

 

 

 

 

Катодный процесс:

К:

2H+ + 2e

 

 

 

 

 

 

 

 

2ОН

S

 

1

 

 

 

 

 

 

 

А:

2e =

 

O

 

+ H

 

O

 

Анодный процесс:

2

2

2

 

 

 

 

 

 

 

На аноде выделяется кислород, так как ион SO24в этих условиях не окисляется. На катоде выделяется водород, так как стандартный потенциал калия (щелочной металл) более отрицателен, чем потенциал водородного электрода (см. в Приложении табл.3 «Стандартные электродные потенциалы (ϕ0) некоторых металлов (ряд напряжений)» и в водных растворах разряд этих ионов на катоде не

происходит.

Контрольные задания

165.Определите массу хрома, которая выделится на катоде при электролизе сульфата хрома в течение 3-х часов при токе 13,4 А, если выход хрома по току равен 50%. Приведите схему электролиза раствора сульфата хрома.

166.Какие реакции протекают на электродах при электролизе раствора сульфата цинка: а) с графитовым анодом; б) с цинковым анодом. Как изменится концентрация ионов цинка в растворе в обоих случаях, если через раствор

пропустить ток силой 26,8 А в течение 1 часа. Выход по току на катоде цинка 50%, на аноде - 100%.

167.При пропускании тока, силой 2 А в течение 1 часа 14 мин 24 с через водный раствор хлорида металла (II) на одном из графитовых электродов выделился металл массой 2,94 г. Чему равна атомная масса металла, если выход по току 100%, и что это за металл. Напишите уравнения реакций, протекающих на электродах.

168.При пропускании тока, силой 2 А в течение 1 часа 14 мин 24 с через водный раствор хлорида металла (II) на одном из графитовых электродов выделился металл массой 2,94 г. Чему равна атомная масса металла, если выход по току 100%, и что это за металл. Напишите уравнения реакций, протекающих на электродах.

169.При электролизе сульфата натрия получили при н. у. Н2 объемом 448 л. Напишите уравнение реакций, протекающих на нерастворимых аноде и катоде и рассчитайте, сколько времени протекал электролиз, если ток был 100 А.

170.При электролизе раствора сульфата меди на аноде выделился кислород объемом 560 мл, измеренный при н. у. Сколько граммов меди выделилось на катоде? Приведите схему электролиза.

171.Электролиз раствора сульфата цинка проводили с нерастворимым анодом в течении 6,7 часов, в результате чего выделился кислород объемом 5,6 л, измеренный при н. у. Вычислите ток и массу осажденного цинка при выходе его по току 70%. Приведите схему электролиза.

172.Напишите уравнение реакций, протекающих на нерастворимых электродах при электролизе водного раствора КОН. Какие вещества и в каком объеме можно получить при н. у., если пропустить ток 13,4 А в течении 2-х часов.

173.Напишите уравнение реакций, протекающих на графитовых электродах при электролизе: а) расплава MgCl2, б) раствора MgCl2. Сколько времени необходимо вести электролиз при токе 2 А, чтобы на катоде выделилось вещество массой 2,43 г (для реакций а) и б) ).

174.Через раствор PbSO4 пропущено 2 F электричества. Как изменится количество Pb2+ в растворе, если электроды: а) графитовые, б) свинцовые. Выход по току свинца составляет на катоде 50%, на аноде - 100%.

175.Найти эквиваленты олова, зная, что при токе, силой 2,5 А из раствора SnCl2 за 30 минут выделяется 2,77 г олова. Написать схему электролиза раствора SnCl2.

176.При электролизе водного раствора Cr2(SO4)3 током, силой 2 А масса катода увеличилась на 8 г. В течении какого времени проводили электролиз? Составьте электронные уравнения процессов, происходящих при электролизе.

177.Сколько времени пропускали ток силой 8 А через раствор сульфата никеля, если масса никелевого анода стала на 0,8805 г меньше? (Написать схему электролиза сульфата никеля).

178.Составьте уравнения реакций происходящих при электролизе: а) раствора NaBr; б) расплава NaBr. Рассчитайте массу веществ, которые выделяются на электродах при прохождении 3,2 А.ч электричества.

179.Напишите уравнения реакций, протекающих на электродах при электролизе водного раствора нитрата меди: а) с графитовым анодом, б) с медным анодом. Рассчитайте массу веществ, выделившихся на электродах в случаях а и б при нахождении 6А в течении 2-х часов.

180.При электролизе водного раствора сульфата хрома (III) током силой 2 А масса катода увеличилась на 8 г. В течение какого времени проводили электролиз, если выход по току составляет 50%. Составьте схему электролиза соли.

181.При электролизе раствора CuSO4 на аноде выделилось 168 см3 газа (н.у.) Составьте электронные уравнения процессов, происходящих на электродах, и вычислите, какая масса меди выделилась на катоде.

182.В какой последовательности выделяются на катоде металлы при электролизе раствора, содержащего ионы Ni2+, Cu2+, Ag+, Fe2+. Составьте схему электродных процессов при электролизе водного раствора NiSO4. Сколько граммов никеля выделится на катоде, если на процесс затрачено 13,4 А ч. Выход по току никеля составляет 80%.

183.Электролиз раствора К24 проводили с нерастворимыми электродами при токе 2,68А в течении 1 часа. Составьте уравнения процессов, происходящих на электродах, вычислите объем выделяющихся при н.у. на электродах веществ.

184.Рассчитайте выход по току кадмия, если при электролизе раствора CdCl2 в течении 1 часа на катоде выделился кадмий массой 5,62 г, а ток был равен 5,36А. Приведите схему электролиза CdCl2.

КОРРОЗИЯ МЕТАЛЛОВ.

При решении данного раздела см. табл.3 в Приложении «Стандартные электродные потенциалы (ϕ0) некоторых металлов (ряд напряжений)»

Коррозия – это самопроизвольно протекающий процесс разрушения металлов в результате химического или электрохимического взаимодействия их с окружающей средой.

При электрохимической коррозии на поверхности металла одновременно протекают два процесса:

1) анодный – окисление металла:

Ме0 ne = Me2+ .

2) катодный – восстановление ионов водорода:

+ + 2e = Н ,

 

 

 

 

 

 

2

или молекул кислорода, растворенного в воде:

О

2

+

2

О + 4e = 4ОН.

 

 

 

 

 

Ионы

или молекулы, которые восстанавливаются на катоде, называются

деполяризаторами. При атмосферной коррозии – коррозии во влажном воздухе при комнатной температуре – деполяризатором является кислород.

Пример 1. Как происходит коррозия цинка, находящегося в контакте с кадмием в нейтральном и кислом растворе. 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:

А: Zn0

2e = Zn2+

 

Катодный процесс:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

а) в кислой среде

К: 2Н+ + 2e = Н

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

К:

1

 

 

+ Н

 

О +

W

= 2ОН

б) в нейтральной среде

О

 

 

2e

 

2

2

 

2

 

 

 

 

 

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

Контрольные задания

185.Две цинковые пластинки, частично покрытые одна оловом, другая медью, находятся во влажном воздухе. Какая из этих пластинок быстрее подвергается коррозии? Почему? Составьте электронные уравнения анодного и катодного процессов коррозии этих пластинок.

186.Составьте электронные уравнения анодного и катодного процессов с кислородной и водородной деполяризацией при коррозии пары Mg - Pb.

187.Составьте электронные уравнения коррозии железа, покрытого цинком, и железа, покрытого свинцом в кислой среде и во влажном воздухе.

188.Составьте электронные уравнения анодного и катодного процессов с кислородной и водородной деполяризацией при коррозии Al - Pb.

189.Составьте электронные уравнения анодного и катодного процессов коррозии никеля, покрытого медью при нарушении покрытия во влажном воздухе и в соляной кислоте.

190.Какие процессы возможны при контакте железа с раствором соляной кислоты. Какие методы защиты железа от коррозии можно рекомендовать в этом случае. Напишите уравнения процессов.

191.В раствор соляной кислоты поместили две алюминиевых пластинки, одна из которых частично покрыта медью. В каком случае процесс коррозии алюминия происходит интенсивнее. Составьте электронные уравнения анодного и катодного процессов. Ответ мотивируйте.

192.В раствор электролита, содержащего растворенный кислород, опустили две цинковых пластинки, одна из которых частично покрыта медью. В каком случае процесс коррозии цинка происходит интенсивнее. Составьте электронные уравнения анодного и катодного процессов.

193.Объясните, почему в атмосферных условиях железо коррозирует, а золото нет. Объяснение подтвердите расчетами.

194.Железное изделие покрыли свинцом. Какое это покрытие? Анодное или катодное? Почему? Составьте уравнения анодного и катодного процессов коррозии этого изделия при нарушении целостности покрытия во влажном воздухе и в растворе соляной кислоты. Какие продукты коррозии образуются в первом и втором случаях.

195.Какое покрытие металла называется анодным, а какое катодным. Назовите металлы, которые можно использовать для анодного и катодного покрытия железа во влажном воздухе и в сильно кислой среде. Напишите уравнения процессов, протекающих при коррозии луженого железа.

196.В чем сущность протекторной защиты металлов от коррозии. Приведите пример протекторной защиты железа в электролите, содержащем растворенный кислород. Составьте уравнение анодного и катодного процессов.

197.Медь не вытесняет водород из разбавленных кислот. Почему? Однако, если к медной пластинке, опущенной в кислоту, прикоснуться цинковой, то на меди начинается бурное выделение водорода. Объясните это явление, составьте уравнение анодного и катодного процессов. Напишите уравнение протекающей химической реакции.

198.Как происходит атмосферная коррозия луженого и оцинкованного железа при нарушении целостности покрытия. Составьте уравнение анодного и катодного процессов.

199.Составьте электронные уравнения анодного и катодного процессов с кислородной и водородной деполяризацией при коррозии пары Mg - Ni.

200.Составьте электронные уравнения коррозии железа, покрытого магнием, и железа, покрытого свинцом в кислой среде и во влажном воздухе.

201.Составьте электронные уравнения катодного и анодного процессов с кислородной и водородной деполяризацией при коррозии пары Al – Ni

202.Две железные пластинки, частично покрытые одна оловом, другая медью, находятся во влажном воздухе. На какой из этих пластинок быстрее образуется ржавчина. Почему. Составьте электронные уравнения катодного и анодного процессов коррозии этих пластинок. Каков состав продуктов коррозии железа.

203.Как протекает атмосферная коррозия железа, покрытого слоем серебра, если покрытие нарушено. Составьте электронные уравнения катодного и анодного процессов. Каков состав продуктов коррозии

204.Составьте электронные уравнения процессов, происходящих при коррозии сплава Sn-Zn в кислой среде и во влажном воздухе.

ПОЛИМЕРЫ.

205.Составьте уравнение реакции полимеризации пропилена и изобутилена. Вычислите степень полимеризации, если сополимер имеет молекулярную массу 160000.

206.Рассчитать молекулярную массу поливинилхлорида, если степень

полимеризации равна 300. Напишите уравнение реакции полимеризации винилхлорида.

207.Сколько по объему ( н.у.)этилена потребуется для получения 5,6 кг полиэтилена? Чему равен молекулярный вес ( средний ) полимера, если степень полимеризации равна 100? Напишите схему получения полиэтилена.

208. Полимером какого непредельного углеводорода является натуральный каучук? Напишите структурную формулу этого углеводорода. Как

называется процесс превращения каучука в резину? Чем по строению и свойствам различаются каучук и резина?

209.Какие углеводороды называются диеновыми. Какая общая формула выражает состав этих углеводородов. Составьте схему полимеризации дивинила.

210.Как называют углеводороды, представители которого является изопрен. Составьте схему сополимеризации изопрена и изобутилена.

211.Какие соединения называются элементоорганическими и кремнийорганическими? Укажите важнейшие их физико - химические свойства области их применения.

212.Какие полимеры называются термопластичными и термореактивными. Укажите три состояния полимеров. Чем характеризуется переход из одного состояния в другое.

213.Напишите структурную формулу метакислоты. Какое соединение получится при взаимодействии ее с метиловым спиртом. Приведите схему полимеризации образующего продукта и укажите области его использования.

214.Составьте схему сополимеризации стирола и бутадиена. Какими свойствами обладает полученный продукт и где он используется?

215.Составьте схему полимеризации тетрафторэтилена CF2 = CF2. Какими свойствами обладает полученный продукт и где он используется?

216.Основные способы получения полимеров из мономеров. Приведите примеры.

217.Старение полимеров. Какие факторы влияют на ускорение старения полимерных материалов. Методы замедления старения.

218.Электрические свойства полимеров.

219.Рассчитать молекулярную массу полиацетилена, если степень полимеризации равна 200. Напишите уравнение реакции полимеризации полиацетилена и какими свойствами он обладает.

ЛИТЕРАТУРА

1.

Коровин Н.В.

Общая химия

: учеб. для технических направлений

 

и спец.

вузов

/ Н.В.Коровин

; Мин.образов. РФ. - - 2-е изд.,

 

исправленное и дополненное - М. : Высшая школа, 2007.

2.

Коровин Н.В.

Общая химия

: учеб. для технических направлений

испец. вузов / Н.В.Коровин ; Мин.образов. РФ. - 11-е изд., стереотипное. - М.: Высшая школа, 2009.

3.Ахметов Н.С. Общая и неорганическая химия. Учебник.- М.: Высшая школа, 2009.

4.Задачи и упражнения по общей химии: Учебное пособие/ Мин. образов.

инауки РФ; Под ред. Н.В. Коровина. - М.: Высшая школа, 2008

5.Н.И. Зубрев «Инженерная химия на железнодорожном транспорте» М. Желдорпресс 2002 г.

6.Сборник задач и упражнений по общей химии: Учебное пособие/ С.А. Пузаков, В.А. Попков, А.А. Филиппова.- М.: Высш.шк., 2004.

7.Задачи и упражнения по общей химии : Учебное пособие/ Мин. образов.

инауки РФ; Под ред. Н.В. Коровина. -М.: Высшая школа, 2003.

ПРИЛОЖЕНИЕ

Таблица 1.

Энергия ( потенциал ) ионизации и электроотрицательность атомов элементов

Порядко-

Периоды

Элемент

Потенциал

Электро-

вый номер

 

 

иониза-

отрицатель-

элемента

 

 

ции,

ность,

 

 

 

эВ

эВ

1

2

3

4

5

1

I

H

1354

2,15

2

 

He

24,48

-

 

 

 

 

 

3

II

 

5,37

1

4

 

Be

9,3

1,5

5

 

B

8,28

2,0

6

 

C

11,24

2,5

7

 

N

12,54

3,0

8

 

O

13,61

3,5

9

 

F

17,42

4,0

10

 

Ne

21,55

-

 

 

 

 

 

11

III

Na

5,14

0,9

12

 

Mg

7,64

1,2

13

 

Al

7,98

1,5

14

 

Si

8,14

1,8

15

 

P

10,55

2,1

16

 

S

10,35

2,5

17

 

Cl

13,01

3,0

18

 

Ar

15,75

-

 

 

 

 

 

19

IV

K

4,23

0,8

20

 

Ca

6,11

1,0

21

 

Sc

6,56

0,9

22

 

Ti

6,73

1,5

23

 

V

6,74

1,6

24

 

Cr

6,76

1,6

25

 

Mn

7,43

1,5

26

 

Fe

7,90

1,8

27

 

Co

7,89

1,7

28

 

Ni

7,63

1,8

29

 

Cu

7,72

1,9

30

 

Zn

9,39

1,6

31

 

Ga

6,00

1,6

32

 

Ge

7,88

2,0

33

 

As

9,81

2,0

34

 

Se

9,75

2,4

35

 

Br

11,84

2,9

36

 

Kr

13,99

2,9

 

 

 

 

 

37

V

Rb

4,18

0,8

38

 

Sr

5,69

1,0

39

 

Y

6,38

1,2

40

 

Zr

6,83

1,4

41

 

Nb

6,88

1,6

42

 

Mo

7,13

1,8

43

 

Tc

7,23

1,9

44

 

Ru

7,36

2,2

45

 

Rh

7,46

2,2

46

 

Rd

8,33

2,2

47

 

Ag

7,57

1,9

48

 

Cd

8,99

1,7

49

 

Zn

5,78

1,7

50

 

Sn

7,33

1,8

51

 

Sb

8,64

1,9

52

 

Te

9,01

2,1

53

 

I

10,44

2,5

54

 

Xe

12,12

-

 

 

 

 

 

55

VI

Cs

3,78

0,7

56

 

Ba

5,81

0,9

57

 

La

5,61

0,9

72

 

Hf

5,5

1,3

73

 

Ta

7,7

1,5

74

 

W

7,98

1,7

75

 

Re

7,87

1,9

76

 

Os

8,7

2,2

77

 

Ir

9,2

2,2

78

 

Pt

8,96

2,2

79

 

Au

9,22

2,4

80

 

Hg

10,43

1,9

81

 

Tl

6,1

1,8

82

 

Rb

7,41

1,8

83

 

Bi

7,27

1,9

84

 

Po

8,2

2,0

85

 

At

9,2

2,2

86

 

Rn

10,74

-

 

 

 

 

 

87

VII

Fr

3,98

0,7

88

 

Ra

5,27

0,9

89

 

Ac

6,89

1,1

104

 

Ku

-

-

Таблица 2.

Стандартные теплоты ( энтальпия ) образования

Н0298;

энтропии S0298 и энергии Гиббса образования

G0298

 

 

некоторых веществ

 

 

 

Вещество

Н0298

 

S0298

G0298

 

 

 

кДж/моль

 

Дж ( моль К )

кДж/моль

 

 

 

 

 

 

 

 

1

2

 

3

4

 

 

 

Простые вещества

 

 

 

Ag(к)

0

 

42,55

0

 

 

Аl( к)

0

 

28,33

0

 

 

Br( г)

0

 

152,21

0

 

 

C( графит)

0

 

5,74

0

 

 

Cl( г)

0

 

222,95

0

 

 

Cu

0

 

33,14

0

 

 

Fe( к)

0

 

27,15

0

 

 

H2( г)

0

 

130,52

0

 

 

Hg(ж)

0

 

75,90

0

 

 

Mg( к)

0

 

32,68

0

 

 

N2( г)

0

 

191,50

0

 

 

О2(г)

0

 

205,04

0

 

 

S(к, ромб.)

0

 

32,9

0

 

 

Ti(k)

0

 

30,6

0

 

 

 

Неорганические соединения

 

 

 

Ag2O(к)

-31,1

 

121,0

-11,3

 

 

AgNO3 (к)

-124,5

 

140,9

-33,6

 

 

Al2O3( к)

-1676

 

49,9

-1582

 

 

Al2(SO4)3 (к)

-3442

 

239,2

-3101

 

 

В2Н6 ( г)

38,5

 

232,0

89,6

 

 

BaCO3(к)

-1202

 

112,1

-1164,8

 

 

ВaO( к)

-553,54

 

70,29

-525,84

 

 

Ba (OH)2(к)

-943,49

 

100,83

-855,42

 

 

CO( г)

-110,53

 

197,55

-137,15

 

 

CO2(г)

-393,51

 

213,66

-394,37

 

 

CaO( к)

-635,09

 

38,07

-603,46

 

 

CaCO3 (к)

-1206,83

 

91,71

-1128,35

 

 

Ca(OH)2

-985,12

 

83,39

-897,52

 

 

CS2

+88,7

 

151,0

64,4

 

 

C2H2

+226,75

200,82

+209,20

CrCl3(к)

-556,47

123,01

-486,37

FeO(к)

-264,8

60,75

-244,3

Fe2O3(к)

-822,16

87,45

-740,34

Fe3O4(к)

-1117,1

146,2

-1014,2

Fe(OH)2(к)

-561,7

88,0

-479,7

Fe(OH)3(к)

-826,6

105,0

-699,6

HCl( г)

-92,31

186,79

-95,30

H2O( к)

-291,85

(39,33)

-

H2O( ж)

-285,83

69,95

-237,23

H2O( г)

-241,81

188,72

-228,61

Н2О2(ж)

-187,8

109,5

-120,4

HCN( г )

135,0

113,1

125,5

H2SO4(ж)

-813,99

156,90

-690,14

HNО3(ж)

-173,00

156,16

-79,90

HgCl2

-229,00

242,3

-197,4

HgO(к) красн.

-90,9

70,29

-58,6

HgS(к)α

-59,0

82,4

-51,4

KCl( к)

-436,68

82,55

-408,93

K2Cr2O7(к)

-2067,27

291,21

-1887,85

KMnO4(к)

-828,89

+171,54

-729,14

KNO3 (к)

-493,2

132,93

-393,1

K2SO4(к)

-1433,69

175,56

-1316,04

MnO2(к)

-521,49

53,14

-466,68

MgC( к)

-601,49

27,07

-569,27

MnSO4(к)

-3089,50

348,1

-2635,1

NH3(г)

-46,2

192,5

-16,7

NH4Cl( к)

-314,2

94,5

-203,2

N2H4( г)

-50,50

12,1

149,2

NaBr

-151,86

62,1

-

NO( г)

91,26

210,64

87,58

NO2(г)

33

240,2

51,5

NaOH( ж)

-426,35

64,43

-380,29

Na2SO3( к)

-1089,43

146,02

-1001,21

Na2SO4(к)

-4324,75

591,87

-3644,09

Pb3O4(к)

-723,41

211,29

-606,17

PbCl2(к)

-359,82

135,98

-314,56

PbО2(к)

-276,56

71,92

-217,55

Pb(NO3)2 (к)

-451,7

217,9

-256,9

SO2 (г)

-296,90

248,1

-300,21

SO3 (ж)

-439,0

122

-368,4

TiO2(к)

-938,6

49,92

-883,3

ZnO(к)

-350,6

43,64

-320,7

Zn(NO3)2(к)·

-2306,8

462,3

-1174,9

Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]