Бланк выполнения задания 4. Бланк выполнения задания 4

• Название: Бланк выполнения задания 4
• Дата: 07.05.2021
• Размер: 29.49 Kb.
• Имя файла: Бланк выполнения задания 4.docx
• Тип: Документы; #202364

Бланк выполнения задания № 4

Определить, до какого объема надо разбавить 500 мл 20%-го раствора NаСl (плотность 1,152 г/мл), чтобы получить 4,5%-ный раствор (плотность 1,029 г/мл)

m(NaCl) = p *V*c = 1.152* 500 * 0.2 = 115.2 г - масса соли

m (4.5% p) = 115.2*100/4.5 = 2560 г масса 4,5% раствора

V = m / p = 2560 / 1.029 = 2488 мл

Ответ: до объема 2 488 мл
Рассчитать рН 0,5 % раствора НСN. Плотность раствора считать равной 1 г/мл
HCN↔H⁺ + CN^-

С =

M (HCN) = 27 г/моль

С_HCN= = 0, 1852 моль/л

α = = 6 * 10^-5
Н⁺ = c *α – концентрация ионов водорода

Н⁺ = 0,1852 * 6 * 10^-5= 1 * 10^-5= 0,00001 моль/л

pH= - lg H⁺

pH= - lg 0,00001 = - (-5) = 5

Ответ pH = 5 (слабокислая среда)

Составить уравнение окислительно-восстановительной реакции с использованием метода электронного баланса; рассчитать массу восстановителя, необходимую для взаимодействия с окислителем, объемом V и концентрацией С.

Na2SO3

KMnO4

H2O

275

0,50

Na₂SO₃ + KMnO₄ + H₂O = Na₂SO₄ + MnO₂ + KOH

В ионном виде уравнение принимает вид:

SO₃^2- + MnO₄^— + H₂O = MnO₂ + SO₄^2- + OH^—

Окислителем является MnO₄^—, а восстановителем SO₃^2-.

В нейтральной и слабощелочной среде MnO₄^— принимает 3 электрона и восстанавливается до MnО₂. SO₃^2-— окисляется до SO₄^2-, отдав 2 электрона.

Полуреакции имеют следующий вид:

MnO₄^— + 2H₂O  + 3e^— = MnО₂ + 4OH^—       |2             окислитель, процесс восстановления Mn(7+)+3e=Mn(4+)

SO₃^2- + 2OH^—— 2e^— = SO₄^2- + H₂O               |3             восстановитель, процесс окисления| S(4+)-2e=S(6+)

2Mn (7+) +3S (4+) =2Mn (4+) +3S (6+) 2KMnO4+3Na2SO3+H2O=2MnO2+3Na2SO4+2KOH m(Na2SO3) =0,5*275*(2*23+32+3*16) *3/2=26,0 г

Ответ: Масса окислителя = 26 г

Вычислить концентрацию ионов никеля в растворе, при которой ЭДС гальванического элемента, составленного из никелевого и стандартного кадмиевого электродов, равна нулю

Ек-Еа=0 по условию

E=E°+(0,059/z) *lg [Mez+] - ур.

Нернста при 298К

ECd₂+/ Cd=-0,403 В – анод

E°Ni₂+/Ni = -0.250 В – катод

-0,250+(0,059/2) *lg[Ni₂+] -(-0,403)=0

[Ni₂+] =6,51*10^-6 моль/л

Ответ: 6,51*10^-6 моль/л
Рассчитать нормальность раствора АgNО₃, если для выделения всего серебра из 80 мл этого раствора потребовалось пропустить ток силой 0,8 А в течение 20 минут. Написать уравнения электродных процессов
Закон Фарадея m=Q*Э/F, где m- масса выделившегося в-ва, Q- количество электричества, Э - эквивалент, F- число Фарадея. m/Э=Q/F, m/Э - количество эквивалентов. Нормальность раствора будет равна m/(Э*V)=0,8*20*60/(96485*0,08)=0,124
Ответ: 0,8*20*60/(96485*0,08)=0,124

Для защиты стальных изделий от коррозии используют, в частности, покрытия другими металлами, например, никелирование, цинкование, меднение. Объяснить, в каком из указанных случаев нарушение целостности покрытия в большей степени влияет на разрушение стали. Ответ обосновать. Написать уравнения коррозионных процессов в атмосферных условиях
Атмосферная коррозия обусловлена воздействием атмосферного кислорода и воды (в виде паров или плёнки). Один из способов защиты железа от атмосферной коррозии – покрытие его слоем менее активного металла.

Для предупреждения коррозии и защиты от неё используются разнообразные методы: электрохимическая защита, применение химически стойких сплавов, обработка коррозионной среды, металлические и неметаллические покрытия, обработка поверхности металла. Материалами для металлических защитных покрытий могут быть как чистые металлы (Zn, Cd, Al, Ni, Cu, Cr, Ag и др.), так и их сплавы (бронза, латунь и др.). По характеру поведения металлических покрытий при коррозии их подразделяют на катодные и анодные.

Катодными называются покрытия, в которых металл покрытия менее активен, т.е. имеет более положительное значение стандартного электродного потенциала, чем защищаемый металл. Катодные покрытия на стали образуют медь, никель, олово и др. В случае механического повреждения такого покрытия возникает гальваническая пара, в которой анодом является железо, а катодом - металл покрытия.

Анодные покрытия из металла - стандартный электродный потенциал которого меньше, чем электродный потенциал защищаемого металла, это Цинк.

Меднение. На воздухе во влажной атмосфере медь легко окисляется, покрываясь слоем оксидов и основных солей, поэтому в качестве самостоятельного покрытия без дополнительной обработки не применяется ни для защиты стальных деталей от коррозии, ни для декоративных целей. По электрохимическим свойствам медь по отношению к железу является катодным покрытием и поэтому не может защитить железо от коррозии. Вследствие этого наиболее широкое распространение электролитические осадки меди получили в качестве подслоя, наносимого перед никелированием и хромированием стали и цинковых сплавов. Как самостоятельное покрытие медь применяется при углеродистой цементации и в гальванопластике для получения металлических копий. В настоящее время электроосаждение меди стали широко применять для получения функциональных покрытий в радиоэлектронной промышленности при производстве печатных плат.

Никелирование. Покрытие никелем используют для защиты от коррозии и для декоративной отделки деталей автомобилей, велосипедов, различных приборов, хирургических инструментов, предметов домашнего обихода и т.д. Никель, легко пассивируясь на воздухе, покрывается тонкой пленкой, почти не изменяющей блеска и предохраняющей его от воздействия окружающей среды. Поэтому никель отличается высокой коррозионной стойкостью на воздухе, в растворах щелочей и некоторых кислот благодаря сильно выраженной способности к пассивированию. Никелированные детали лучше противостоят истиранию, чем покрытые медью, так как электролитический никель в 2−3 раза тверже меди и латуни.

Никелевое покрытие проявляет катодный характер защиты относительно железа и его сплавов, так как его потенциал положительнее, чем у железа, т.е. оказывает только механическую защиту. В тонких слоях (1−3 мкм) никелевые покрытия пористы. Невидимые глазу поры становятся очагами коррозионных поражений, если коррозионный агент проникает к основному металлу. Пористость почти полностью устраняется лишь при толщине 22−30 мкм.

Наиболее эффективными являются многослойные (2−3 слоя) никелевые покрытия, защитная способность которых намного выше однослойных благодаря электрохимической защите внутри никелевых слоев и механической защите, обусловленной различной структурой слоев никеля. Распространены двух- и трехслойные покрытия матовым и блестящим никелем, в которых сочетаются первый слой, не содержащий серы, и последующие слои с включением различного количества серы, которые получают из электролитов с серосодержащими выравнивающими органическими добавками. Так как потенциал никеля, содержащего серу, имеет более отрицательное значение, чем потенциал никеля без включения серы, второй слой электрохимически (анодно)

защищает от коррозии первый слой никеля, и таким образом обеспечивается более высокая защитная способность покрытия в целом.

Хромирование. Хром является активным металлом и, хотя относится к электроотрицательным металлам, на воздухе и в окислительных средах он

может сильно пассивироваться. Его потенциал при этом становиться + 1,19 В, благодаря чему хром приобретает свойства благородных металлов: коррозионную стойкость, устойчивость в органических кислотах, в растворах щелочей, азотной кислоте, в среде серы и ее соединений. Пассивная пленка оксида предохраняет хромовое покрытие от потускнения – на воздухе хром сохраняет блеск. Хромовые покрытия растворяются в горячей серной и хлороводородной кислотах (при комнатной температуре).

Но при химической стойкости хромовые покрытия отличаются пористостью и не защищают надежно железо от коррозии, так как в гальванической паре железо – хром последний является катодом.

Хромовые покрытия бывают защитно-декоративные и специальные. Защитно-декоративные блестящие хромовые покрытия толщиной до 1 мкм наносят на подслой меди или никеля. Для этих целей непосредственно на сталь хром не осаждают ввиду того, что в оголенных местах, порах и трещинах сталь будет разрушаться, так как она является анодом по отношению к хрому. Защитно-декоративное хромирование широко применяется для покрытия частей автомобилей, мотоциклов, велосипедов, вагонов, при изготовлении различных приборов и т.д.

Высокая твердость, низкий коэффициент трения, жаростойкость и высокая коррозионная стойкость обеспечивают деталям, покрытым хромом, высокую износоустойчивость. Специальные хромовые покрытия толщиной 0,005–1 мм предназначены для улучшения механических свойств поверхности стали.

При меднении нарушение целостности покрытия в большей степени влияет на разрушение стали.

Уравнение коррозионных процессов в атмосферных условиях.
Анод: ионы металла переходят в раствор:

Мe→ Мeⁿ⁺ + ne

Катод: проходит реакция восстановления:

O₂ + 2H₂O + 4e → 4OH^- (щелочные, нейтральные среды)

O₂ + 4H+ + 4e → 2H₂O (подкисленная среда)

Во многом стойкость металлов и сплавов, в условиях атмосферной коррозии, зависит от природы металла и состояния его поверхности.

Атмосферная коррозия стали

А(-) Fe⁰-2e^- → Fe²⁺

K (+) O₂+2H₂O+4e^- →4OH^-