Задание №137

Масса медного изделия, находящегося в условиях влажной атмосферы (Н₂О + О₂), уменьшилась за 3 ч на 9,6 г. Определите силу тока, возникшую при этом, и объем поглощенного О₂ (н.у.). Запишите уравнения соответствующих процессов.

Решение

Силу тока, возникшего при коррозии, рассчитываем по формуле:

96500*n*Δm 96500*2 *9,6

I = ————— = ————— = 2,68А

tM 3*3600*64

Коррозия меди в присутствии Н₂О и О₂ будет протекать по следующей схеме:

| H₂O, O₂ | Примесные

A (-) Cu | pH=7 | центрыК (+)

А: Cu – 2е = Cu²⁺ φ_а = φ⁰(Cu²⁺/Cu) = 0,337 В

К: ½ О₂ + Н₂О + 2е = 2 ОН^- φ_к = φ^р(О₂/ОН^-) = 1,23 – 0,059 рН = 0,82 В

Суммарное уравнение:

Cu + ½ О₂ + Н₂О = Cu(OH)₂

m(Cu) V(O₂)

——— = ————

Э(Cu) V_Э(O₂)

m(Cu) *V_Э(O₂) 9,6*5,6

V(O₂) = —_————— = ———— = 1,68 л

Э(Cu) 32

Ответ: I = 2,68 А; V(O₂) = 1,68 л

Задание № 153

Составьте электрохимическую систему для получения анодного защитного покрытия на стальных изделиях. Чем объясняется его более высокая надежность по сравнению с катодным?

Решение

| |

Fe К(-) | Cr₂(SO₄)₃, H₂O, O₂ | (+)А Cr

__________| pH=7 |________

Cr³⁺SO₄^2-

Cr³⁺ +3e = CrFe - 2e = Fe²⁺

В случае повреждения защитного покрытия хром становится анодом и защищает стальное изделие:

| |

Fe К(-) | H₂O, O₂ | (+)А Cr

__________| pH=7 |________

А: Cr – 2e = Cr²⁺

K: 2H₂O + O₂ + 4e = 4 OH^-

Cr²⁺ + 2OH^- = Cr(OH)₂

Гидроксид хрома (II) окисляется кислородом воздуха до Cr(OH)₃:

4 Cr(OH)₂ + 2H₂O + O₂ = 4 Cr(OH)₃

Таким образом, в результате электрохимической коррозии разрушается анодное покрытие.

Более надежным является анодное, так как в случае нарушения его целостности в образующимся макрогальваническом элементе металл покрытия служит анодом и разрушается.

Задание № 172

Германий, основные физические свойства, электронная формула и химическая связь. Опишите характер взаимодействия германия с водой, кислотами и щелочами (приведите уравнения реакций).

Решение.

Физические свойства:

Германий — хрупкий, серебристо-белый неметалл. Кристаллическая решётка устойчивой при нормальных условиях аллотропной модификации — кубическая типа алмаза.

Температурой кипения 2850 °C, температура плавления 938,25°C, плотность германия 5,33 г/см³.

Германий является одним из немногих аномальных веществ, которые увеличивают плотность при плавлении. Плотность твёрдого германия 5,327 г/см³ (25 °С), жидкого — 5,557 г/см³ (1000 °С). Другие вещества, обладающие этим свойством — вода, кремний, галлий, сурьма, висмут, церий.

Германий по электрофизическим свойствам является непрямозонным полупроводником.

Электронная формула:

[Ar] 3d¹⁰ 4s² 4p²

Химическая связь:

Ковалентная.

При комнатной температуре Германий устойчив к действию воздуха, воды, растворам щелочей и разбавленных соляной и серной кислот, но легко растворяется в царской водке и в щелочном растворе перекиси водорода. Азотной кислотой медленно окисляется.

С азотной кислотой:

Ge+3HNO₃ → Ge(NO₃)₂+NO+H₂O;

Германий растворяется в щелочах только в присутствии окислителей:

Ge+2КОН+2Н₂О₂ → К₂[Ge(OH)₆];

Ge + 2NaOH + 2H₂O₂ → Na₂[Ge(OH)₆].

Реакция германия с царской водкой:

Ge + 4HNO₃ + 12HCl → GeCl₄ + 4NO + 8H₂O.

Список использованной литературы:

1. Химия. Учебно-методическое пособие для практических занятий. Часть 1. И.В. Бондарь, А.П. Молочко, Н.П. Соловей. Минск 2006

2. Химия. Учебно-методическое пособие для практических занятий. Часть 2. И.В. Бондарь, А.П. Молочко, Н.П. Соловей. Минск 2006