Составьте схемы двух гальванических элементов, в одном из которых медь является катодом, а в другом – анодом. Химия. Решение e 0 Cu 2

• Название: Решение e 0 Cu 2
• Анкор: Составьте схемы двух гальванических элементов, в одном из которых медь является катодом, а в другом – анодом.
• Дата: 16.01.2022
• Размер: 22 Kb.
• Имя файла: Химия.doc
• Тип: Решение; #332300

1) Составьте схемы двух гальванических элементов, в одном из которых медь является катодом, а в другом – анодом. Напишите для каждого из этих элементов уравнение анодного и катодного процессов. Рассчитайте стандартную ЭДС этих элементов
Решение:

E⁰ (Cu²⁺/Cu)= + 0.34 В . Чтобы медб была анодом необходимо выбрать металл с большим значением стандартного электродного потенциала, например серебро Е⁰ (Ag¹⁺/Ag)= + 0.80B

А ( - ) Cu⁰ – 2e = Cu²⁺ ×1

K ( + ) Ag¹⁺ + 1e = Ag⁰ ×2

Cu⁰ + 2Ag¹⁺ = 2Ag⁰ + Cu²⁺

ЭДС = E⁰ (Ag¹⁺/Ag) - Е⁰ (Сu²⁺/Cu) = 0.80 – 0.34 = 0.46 B

Чтобы медь была катодом необходимо взять металл , потенциал которого меньше потенциала свинца, например магний E⁰ (Mg²⁺/Mg)= - 2,37В

А ( - ) Mg⁰ – 2e = Mg²⁺

K ( + ) Сu²⁺ + 2e = Cu⁰

Mg⁰ + Cu²⁺ = Cu⁰ + Mg²⁺

ЭДС = Е⁰ (Cu²⁺/Cu) - E⁰ (Mg²⁺/Mg)= 0.34 – (- 2,37) = 2,71В

2) Составьте схему работы гальванического элемента, состоящего из железе и свинца, погруженными в 0,001 М. Рассчитать ЭДС этого элемента.
Решение:

Потенциал железа E (Fe²⁺/Fe)= -0,44B меньше потенциала свинца E (Pb²⁺/Pb)= -0,127B , поэтому

железо –анод, свинец –катод.

А (-) Fe – 2e = Fe²⁺

К (+) Pb²⁺ +2е = Pb

Fe + Pb⁺² = Fe²⁺ + Pb

По уравнению Нернста:

E (Fe²⁺/Fe) = E⁰(Fe²⁺/Fe) + 0,059/2 × lg [Fe⁺²]

E (Fe²⁺/Fe) = - 0,44 + 0,059/2 × lg 0,001 = - 0,5285B

E (Pb²⁺/Pb) = E⁰ (Pb²⁺/Pb) + 0,059/2 × lg [Pb²⁺]

E (Pb²⁺/Pb) = - 0,127 + 0,059/2 × lg 0,001 = - 0.2155 B

ЭДС = E(Pb²⁺/Pb) - E (Fe²⁺/Fe)= - 0,2155 – (- 0,5285) = 0,313 В.

Cхема гальванического элемента имеет вид:

А(-) Fe | Fe²⁺ || Pb²⁺ | Pb (+)K
3) Ток силой 5А пропустили через водный раствор Na₂SO₄ в течении 2 ч. Вычислите объем выделившихся на электродах газов. Напишите уравнения анодного и катодного процессов, а также суммарное уравнение электролиза с угольными электродами
Решение:

Na₂SO₄ = 2Na⁺ + SO₄^2-

В растворе:

А (+) SO₄^2- , 2 H₂O - 4e = O₂ + 4H⁺ ×1

K (-) Na⁺ , 2 H₂O + 2e = H₂ + 2 OH^1- ×2

2 H₂O = O₂ + 2 H₂

По закону Фарадея :

V = Vэ × I × t / 96500

Vэ(Н₂) = 11,2 л/моль

Vэ(O₂) = 5.6 л/моль
V(Н₂) = 11,2 × 5 × 2 × 3600 / 96500 = 4.18л

V(O₂) = 5.6 × 5 × 2 × 3600 / 96500 = 2.09 л
4) Железное изделие покрыто никелем. Какое это покрытие анодное или катодное? Составьте электронные уравнение катодного и анодного процессов коррозии этого изделия при нарушении покрытия во влажном воздухе.
Решение:

Е⁰ (Fe²⁺/Fe)= -0,44 B

E⁰ (Ni²⁺/Ni)= - 0,25 В .

В случае железа, покрытого никелем, железо является анодом, т.к. его потенциал меньше потенциала никеля, а никель является катодом. Покрытие катодное. Во влажном воздухе идут следующие процессы:

А (-) Fe⁰ - 2e = Fe²⁺ × 2

К (+) 2Н₂O + O₂ + 4е = 4 OH^1- × 1

2 Fe⁰ + 2Н₂O + O₂ = 2 Fe(OH)₂

5) Подберите протектор для нефтепровода. Напишите происходящие электрохимические процессы.

Решение:

Для предотвращения коррозии стальных конструкций применяется протекторная защита: создаётся электрический контакт защищаемой конструкции с протектором – более активным металлом (обычно Zn, Mg, Al или их сплавы). При таком контакте возникает гальваническая пара типа Zn — Fe и коррозии подвергается протектор, а не сама стальная конструкция (трубопровод, корпус корабля и т.п.). При этом протекают следующие электрохимические процессы:

Анодный процесс:Zn⁰– 2е= Zn²⁺;
Катодный процесс:
а) в нейтральной или щелочной среде: 1/2O₂+ H₂O + 2е= 2OH^-;
б) в кислой среде: 1/2O₂+ 2H⁺+ 2е= H₂O

Таким образом, цинк разрушается, окисляясь до ионов Zn²⁺, которые с гидроксильными ионами образуют нерастворимый гидроксид Zn(OH)₂ или в виде ионов Zn²⁺ уходит в раствор, если реакция среды кислая. Основной металл остаётся неповреждённым.