- •2. Напишите уравнения процессов, протекающих на аноде и катоде в работающем гэ. Напишите уравнение токообразующей реакции.
- •3. Рассчитайте эдс ( е0 э) и максимальную электрическую работу (w0) гэ при с.С. И 298 к.
- •5. Предложите способы увеличения напряжения вашего гэ.
- •2. Напишите уравнения электродных процессов, которые идут при электролизе на заданных электродах (п.3). Определите, как будет меняться среда у анода и катода в процессе электролиза.
- •3. Покажите ход поляризационных кривых при электролизе.
- •5. Рассчитайте, сколько и каких веществ выделится на катоде, если электролиз проводить при заданной силе тока ( I ) в течение заданного времени (t) при известном выходе металла по току Bi, % .
- •2. Рассчитайте, сколько и какого металла прокорродировало, если в процессе коррозии сплава поглотилось vo2 мл кислорода и выделилось vн2 мл водорода, условия считать нормальными.
- •3. Предложите анодное и катодное покрытия для заданного сплава. Напишите уравнения коррозионных процессов при нарушении целостности покрытия.
2. Рассчитайте, сколько и какого металла прокорродировало, если в процессе коррозии сплава поглотилось vo2 мл кислорода и выделилось vн2 мл водорода, условия считать нормальными.
Рассчитаем количество прокорродировавшего металла (Ni), если в процессе коррозии сплава поглотился кислород (VO2 =112мл) и выделился водород (VН2 =112 мл) .
Определим количество моль-эквивалентов поглотившегося кислорода и выделившегося водорода (условия считаем нормальными, объемы молей эквивалентов кислорода и водорода V0э,O2 = 5,6 л/моль, V0э, Н2 = 11,2 л/моль):
nэ,O2 = VO2 / V0 э,O2 = 112/5,6 . 103 = 2.10-2 моль-экв,
nэ,H2 = VH2 / V0 э,H2 = 112/11,2 . 103 = 10-2 моль-экв.
На катоде претерпело изменение nэ,К = nэ,O2 + nэ,Н2 = 3.10-2 моль-экв. вещества. По закону эквивалентов такое же количество вещества растворится на аноде: nэ,К= nэ,А=nэ,Ni = 3 .10-2 моль-экв.
Масса прокорродировавшего никеля (с учетом молярной массы эквивалента никеля Mэ, Ni = 29,35 г/моль):
mNi = nэ,Ni . Mэ,Ni =3 .10-2 . 29,35 = 0,88 г.
3. Предложите анодное и катодное покрытия для заданного сплава. Напишите уравнения коррозионных процессов при нарушении целостности покрытия.
В качестве катодного покрытия для сплава Cu-Ni можно использовать серебро, Е0Ag+/Ag = +0,799 B, (см. табл. 4.1. приложения).
Стандартные потенциалы: Е0Ag+/Ag > Е0Ni2+/Ni , Е0Cu2+/Cu .
При нарушении целостности катодного покрытия роль анода будет выполнять никель Ni, имеющий самый отрицательный равновесный потенциал:
А- : Ni → Ni2+ + 2e
К+ : O2 + 4H+ + 4e → 2H2O
2H+ + 2e → H2 .
В качестве анодного покрытия для сплава Cu-Ni можно использовать цинк, Е0Zn2+/Zn = - 0,763 B, (см. табл. 4.1. приложения).
Стандартные потенциалы: Е0Zn2+/Zn < Е0Ni2+/Ni , Е0Cu2+/Cu .
При нарушении целостности анодного покрытия роль анода будет выполнять цинк Zn, имеющий самый отрицательный равновесный потенциал. Так как Е0Zn2+/Zn < Ер Н+/Н2 , Eр О2 / ОН- , возможна коррозия с кислородной и водородной деполяризацией:
А- : Zn → Zn2+ + 2e
К+ : O2 + 4H+ + 4e → 2H2O
2H+ + 2e → H2 .
Приложения
Табл. 4.1. Стандартные потенциалы металлических и газовых электродов (Т=298 К)
Электрод |
Электродная реакция |
Е0 , В |
Li+/Li Rb+/Rb K+/K Cs+/Cs Ra2+/Ra Ba2+/Ba Ca2+/Ca Na+/Na La3+/La Mg2+/Mg Be2+/Be Аl3+/Аl Ti2+/Ti V2+/V Mn2+/Mn Cr2+/Cr Zn2+/Zn Cr3+/Cr Fe2+/Fe Cd2+/Cd Co2+/Co Ni2+/Ni Sn2+/Sn Pb2+/Pb Fe3+/Fe H+/H2 Ge2+/Ge Cu2+/Cu O2 /OH - Cu+/Cu Аg+/Аg Hg2+/Hg Pd2+/Pd Br2 /Br - Pt2+/Pt O2 /H2O Cl2 /Cl- Аu3+/Аu Аu+/Аu F2 /F-
|
Li+ +е <=> Li Rb+ +е <=> Rb K+ +е <=> K Cs+ +е <=> Cs Ra2+ +2е <=> Ra Ba2+ +2е <=> Ba Ca2+ +2е <=> Ca Na+ +е <=> Na La3+ +3е <=> La Mg2+ +2е <=> Mg Be2+ +2е <=> Be Al3+ +3е <=> Al Ti2+ +2е <=> Ti V2+ +2е <=> V Mn2+ +2е <=> Mn Cr2+ +2е <=> Cr Zn2+ +2е <=> Zn Cr3+ +3е <=> Cr Fe2+ +2е <=> Fe Cd2+ +2е <=> Cd Co2+ +2е <=> Co Ni2+ +2е <=> Ni Sn2+ +2е <=> Sn Pb2+ +2е <=> Pb Fe3+ +3е <=> Fe H+ +е <=>1/2 H2 Ge2+ +2е <=> Ge Cu2+ +2е <=> Cu 1/2O2 +H2O +2е <=> 2OH- Cu+ +е <=> Cu Ag+ +е <=> Ag Hg2+ +2е <=> Hg Pd2+ +2е <=> Pd 1/2Br2 + e <=> Br - Pt2+ +2е <=> Pt O2 + 4H+ +4е <=> 2H2O 1/2Cl2 +е <=> Cl- Au3+ +3е <=> Au Au+ +е <=> Au 1/2F2 +е <=> F-
|
-3,045 -2,925 -2,925 -2,923 -2,916 -2,906 -2,866 -2,714 -2,522 -2,363 -1,847 -1,662 -1,628 -1,186 -1,180 -0,913 -0,763 -0,744 -0,440 -0,403 -0,277 -0,250 -0,136 -0,126 -0,036 0,000 +0,010 +0,337 +0,401 +0,521 +0,799 +0,854 +0,987 +1,065 +1,200 +1,229 +1,359 +1,498 +1,691 +2,866
|
Табл. 4.2. Термодинамические характеристики некоторых ионов в водных растворах.
ион |
DG0f,298, кДж/моль |
DH0f,298, кДж/моль |
ион |
DG0f,298, кДж/моль |
DH0f,298, кДж/моль |
Ag+ |
77,10 |
105,75 |
HSO-3 |
-527,30 |
-627,98 |
Al3+ |
-489,80 |
-529,69 |
HSO4- |
-752,87 |
-885,75 |
Ba2+ |
-547,50 |
-524,05 |
I- |
-51,76 |
-55,94 |
Br- |
-104,04 |
-121,50 |
IO3- |
-135,60 |
-230,10 |
CH3COO- |
-369,37 |
-485,67 |
K+ |
-282,62 |
-252,17 |
CN- |
171,58 |
150,62 |
Li+ |
-292,86 |
-278,45 |
CO32- |
-527,60 |
-676,64 |
Mg2+ |
-455,24 |
-461,75 |
Ca2+ |
-552,70 |
-542,66 |
Mn2+ |
-229,91 |
-220,50 |
Cd2+ |
-77,65 |
-75,31 |
MnO4- |
-425,10 |
-518,40 |
Cl- |
-131,29 |
-167,07 |
NH4+ |
-79,50 |
-132,80 |
ClO3- |
-0,19 |
-92,56 |
NO2- |
-35,35 |
-106,30 |
Co2+ |
-53,64 |
-56,61 |
NO3- |
-110,80 |
-206,57 |
Cr3+ |
-223,06 |
-235,91 |
Na+ |
-261,90 |
-229,94 |
CrO42- |
-720,91 |
-875,42 |
Ni2+ |
-45,56 |
-53,14 |
Cs+ |
-291,96 |
-258,08 |
OH- |
-157,35 |
-229,94 |
Cu+ |
50,00 |
72,80 |
PO43- |
-1025,50 |
-1284,1 |
Cu2+ |
65,56 |
66,94 |
Pb2+ |
-24,30 |
1,63 |
F- |
-276,48 |
-333,84 |
Rb+ |
-282,21 |
-246,40 |
Fe2+ |
-84,88 |
-87,86 |
S2- |
85,40 |
32,64 |
Fe3+ |
-10,54 |
-47,70 |
Sn2+ |
-26,24 |
-10,23 |
H+ |
0,0 |
0,0 |
SO42- |
-742,99 |
-907,51 |
HCOO- |
-334,70 |
-410,00 |
Sr2+ |
-560,97 |
-545,51 |
HCO3- |
-587,06 |
-691,11 |
Tl+ |
-32,43 |
5,52 |
Hg2+ |
164,68 |
173,47 |
Zn2+ |
-147,16 |
-153,64 |
HS- |
12,59 |
17,66 |
|
|
|