Химические свойства металла. Методические указания. Занятие 1 Химические свойства металлов Ряд стандартных окислительновосстановительных потенциалов металлов
 Скачать 298.5 Kb.
|
|
Анодная реакция (на участке с меньшим окислительно-восстановительным потенциалом) 1) Ме(1) – ne– → Men+(1) (p-p) активный металл Zn – 2e → Zn2+(p-p) Катионы активного металла – Меn+(1) или Zn2+ переходят в среду электролита, накапливаются у поверхности и раствор у анодного участка приобретает избыточный положительный заряд. Неактивный металл на катодном участке – Sn – выполняет роль металлического проводника. Электроны перемещаются к поверхности катодного участка металла, где протекает реакция восстановления окислителей, присутствующих в среде электролита. Наибольшее значение имеют окислители кислород – О2 и вода –Н2О (Н+). Катодные реакции (на участке с большим окислительно-восстановительным потенциалом) 2) восстановление H2O (H+) 2H2O + 2e– → H2 + 2OH–; (pH≥7) или 2H+ + 2e → H2; (pH<7) 3) восстановление О2 О2 + 2Н2О + 4е– → 4ОН–; (рН≥7) или О2 + 4Н+ + 4е → 2Н2О; (рН<7) Анодные и катодные реакции протекают одновременно. Суммарные уравнения процессов коррозии можно составить, суммируя уравнения 1) и 2) или 1) и 3) с учетом коэффициентов электронного баланса. I процесс (коррозия с водородной деполяризацией) 2Ме + 2nH2O → 2Men+ + nH2 + 2nOH– –ne +2e восстановитель окислитель Zn + 2H2O → Zn2+ + H2 + 2OH– Коррозия металла водой (Н2О или Н+) возможна, если  >0.II процесс (коррозия с кислородной деполяризацией) 4Me + nO2 + 2nH2O → 4Men+ + 4nOH– 2Zn + O2 + 2H2O → 2Zn2+ + 4OH– Коррозия металла кислородом (О2) возможна, если  >0.У поверхности катодного участка скапливаются анионы – ОН– или кислотные остатки и раствор приобретает избыточный отрицательный заряд. Следовательно, в среде электролита возникает разность потенциалов у поверхности анодного и катодного участков. В результате чего катионы Men+(1) (или Zn2+) и анионы – ОН– (или кислотные остатки) перемещаются навстречу друг другу. Таким образом, в системе направленно перемещаются заряженные частицы – электроны по металлу и ионы в среде электролита, т.е. возникает электрический ток. Совокупность анодного, катодного участков и электролита образуют коррозионный гальванический элемент, который описывает следующая краткая схема. А  нодный ө Активный Электролит Неактивный  Катодный участок металл (1) Н2О, О2, … металл (2) участок , и  ли: ө Zn H2O, O2 Sn В зависимости от свойств катионов активного металла и состава коррозионной среды могут протекать разнообразные вторичные процессы коррозии образование осадков гидроксидов в объеме электролита Men+ + nOH– → Me(OH)n↓; образование осадков плохорастворимых солей. Например: 2Men+ + nS2- → Me2Sn↓ например: Fe3+ + PO43- → FePO4↓; образование комплексных соединений Men+ + mL  [MeLm]n+лиганд Например: Zn2+ + 4NH3 [Zn(NH3)4]2+;окисление катионов активного металла до более высоких степеней окисления. Например 4Fe2+ + O2 + 2H2O → 4Fe3+ + 4OH–; частичная дегидратация осадков гидроксидов. Например, «ржавчина» имеет сложный переменный состав x FeO ∙ y Fe2O3 ∙ z H2O; «наводораживание» неактивного металла, в результате поглощения им водорода, выделяющегося на катодных участках. Контрольные тестовые задания по теме ЛР 3 «Электрохимическая коррозия» Задание 2.1 Металлы находятся в тесном соприкосновении и погружены в раствор поваренной соли. Пара, где будет корродировать хром: Ответы: 1) Cr/Mg; 2) Cr/Fe; 3) Cr/Al; 4) Cr/Ca; 5) Cr/Mn. Задание 2.2 Следующие пары металлов, находящиеся в тесном контакте, погружены в раствор серной кислоты. Пара, где цинк не будет разрушаться: Ответы: 1) Zn/Ag; 2) Zn/Cu; 3) Zn/Al; 4) Zn/Fe; 5) Zn/Sn. Задание 2.3 Следующие пары металлов находятся в тесном контакте и погружены в раствор серной кислоты. Пара, где не будет разрушаться железо: Ответы: 1) Fe/Cu; 2) Fe/Ag; 3) Fe/Zn; 4) Fe/Au; 5) Fe/Pt. Задание 2.4 Следующие пары металлов, находящиеся в контакте, погружены в водный раствор поваренной соли. Железо не будет корродировать в паре: Ответы: 1) Fe/Cu; 2) Fe/Sn; 3) Fe/Al; 4) Fe/Co; 5) Fe/Ag. Задание 2.5 Следующие пары металлов, находящиеся в контакте, погружены в водный раствор. Алюминий не будет корродировать в паре: Ответы: 1) Al/Pb; 2) Al/Sn; 3) Al/Cu; 4) Al/Fe; 5) Al/Mg. Задание 2.6 Следующие пары металлов, находящиеся в контакте, погружены в водный раствор. Олово не будет корродировать в паре: Ответы: 1) Sn/Al; 2) Sn/Bi; 3) Sn/Cu; 4) Sn/Ag; 5) Sn/Au. Задание 2.7 Следующие пары металлов, находящиеся в контакте, погружены в водный раствор. Никель не будет корродировать в паре: Ответы: 1) Ni/Sn; 2) Ni/Cu; 3) Ni/Bi; 4) Ni/Zn; 5) Ni/Ag. Задание 2.8 Следующие пары металлов, находящиеся в контакте, погружены в водный раствор. Бериллий не будет корродировать в паре: Ответы: 1) Be/Zn; 2) Be/Mn; 3) Mg/Be; 4) Co/Be; 5) Be/Sn. Задание 2.9 Следующие пары металлов, находящиеся в контакте, погружены в водный раствор. Кобальт не будет корродировать в паре: Ответы: 1) Co/Sn; 2) Co/Pb; 3) Co/Al; 4) Co/Bi; 5) Co/Ag. Задание 2.10 Следующие пары металлов, находящиеся в контакте, погружены в водный раствор. Марганец не будет корродировать в паре: Ответы: 1) Mn/Mg; 2) Mn/Fe; 3) Mn/Cu; 4) Mn/Ag; 5) Mn/Sn.. Задание 2.11 Следующие пары металлов, находящиеся в контакте, погружены в водный раствор. Свинец не будет корродировать в паре: Ответы: 1) Pb/Cu; 2) Pb/Fe; 3) Pb/Hg; 4) Pb/Bi; 5) Pb/Ag. Задание 2.12 Следующие пары металлов, находящиеся в контакте, погружены в водный раствор. Кадмий не будет корродировать в паре: Ответы: 1) Cd/Mn; 2) Cd/Cu; 3) Cd/Sn; 4) Cd/Ni; 5) Cd/Pb. Задание 2.13 Следующие пары металлов, находящиеся в контакте, погружены в водный раствор. Медь не будет корродировать в паре: Ответы: 1) Cu/Ag; 2) Cu/Au; 3) Cu/Pt; 4) Cu/Ni; 5) Cu/Hg. Задание 2.14 Следующие пары металлов, находящиеся в контакте, погружены в водный раствор. Висмут не будет корродировать в паре: Ответы: 1) Bi/Cu; 2) Bi/Hg; 3) Bi/Ag; 4) Bi/Au; 5) Bi/Sn. Задание 2.15 Следующие пары металлов, находящиеся в контакте, погружены в водный раствор. Хром не будет корродировать в паре: Ответы: 1) Cr/Mn; 2) Cr/Fe; 3) Cr/Sn; 4) Cr/Cu; 5) Cr/Pb`. Контрольные тестовые задания по теме ЛР 4 «Электролиз» Напишите уравнения реакций, протекающих на катоде и аноде, а также суммарные уравнения электролиза водных растворов следующих веществ: а)KBr; б)NaI; в)SnCl2; г)NaOH; д)Hg(NO3)2. Установите соответствие между формулой вещества и продуктами, образующимися на инертных электродах при электролизе водного раствора этого вещества: к каждой позиции, обозначенной буквой, подберите соответствующую позицию, обозначенную цифрой. А)
Б)
В) |