Задание 124

Составьте полную схему гальванического элемента, напишитеуравнения электродных процессов и вычислите ЭДС. Необходимые для решения данные приведены в табл. 6.

N задачи	Металл 1	Металл 2	Электролит 1	Концентрация электролита 1	Электролит2	Концентрация электролита 2
124	Zn	Zn		1,0 M		0,01 M

Решение:

Данный гальванический элемент является концентрационным.

Концентрационный элемент — это гальванический элемент, состоящий из двух одинаковых металлических электродов, опущенных в растворы соли этого металла с различными концентрациями С₁ и С₂. Катодом в этом гальваническом элементе является электрод погруженный в раствор с большей концентрацией, а анодом соответственно погруженным в раствор с меньшей концентрацией

Краткая схема данного гальванического элемента:

Анод (-) Zn | ZnSO₄, 0,01 M || ZnSO₄, 1,0 M | Zn (+) Катод

Уравнения электродных процессов:

Анод: Zn⁰ – 2e → Zn⁺²

Катод: Zn⁺² +2е →Zn⁰

Полная схема рассматриваемого гальванического элемента:

ЭДС концентрационного гальванического элемента определяется по формуле:

0,058 1,0

ЭДС = ——— * lg—— = 0,029*lg10² = 0,029*2 = 0,058 В

2 0,01

Задание 144

Хром находится в контакте с медью в разбавленной соляной кислоте. Какой металл будет коррозировать? Напишите уравнения катодного и анодного процессов и состав продуктов коррозии.

Решение:

В местах контакта хрома и меди в растворе соляной кислоты образуются микрогальванические элементы, которые можно представить схемой:

() Сr | HCl | Cu(+)

Исходя из положения металлов в ряду напряжений, заключаем, что хром более активен ( ^о_{Cr 2+ / Cr} = 0,913 В) и в образующейся гальванопаре является анодом, а менее активная медь ( ^о_Cu= + 0,34 В)  катодом. Поэтому хром окисляется, а на катоде происходит восстановление ионов водорода из раствора соляной кислоты:

Анод: Cr^о 2 = Cr²⁺

Kатод(Cu): 2Н⁺ + 2 = Н₂⁰ 

Суммарное уравнение коррозии: Cr + 2HCl  CrCl₂ + H₂

Коррозии подвергается хром.

Образующиеся в результате коррозии продукты – водород H₂ и хлорид хрома (II) СrCl₂.

Задание 164

Составьте электронные уравнения процессов, происходящих на электродах при электролизе водного раствора электролита. Электроды инертны. Вычислите массу веществ (для газов – объем), выделяющихся на электродах. Данные, необходимые для решения задач, приведены в табл. 7.

№ задачи	Электролит	Время t	Cила тока I, A
164		1ч 50 мин	3

Решение:

В растворе хлорид золота диссоциирует на ионы:

AuCl₃ → Au³⁺ + 3Cl^-

В ряду напряжений металлов золото стоит после водорода, поэтому на катоде будет происходить восстановление ионов золота:

Au³⁺ + 3e → Au⁰

На аноде будет протекать окисление хлорид-ионов:

2Cl^- – 2e → Cl₂

Суммарное уравнение электролиза:

_{Эл. ток}

2AuCl_{3(водн. р-р)}––––→ 2Au + 3Cl₂↑

Катод Анод

Количества вещества, выделившихся на электродах, рассчитываются по формуле закона Фарадея:

ν(Au) = (I*t)/(n*F) = (3А*6600с)/(3*96485 Кл/моль)= 0,0684 моль

m(Au) = ν(Au)*M(Au) = 0,0684 моль * 197 г/моль = 13,5 г

Объемы газов, приведенных к нормальным условиям, могут быть рассчитаны по уравнению: V = V_m* ν, где V_m – молярный объем газа при нормальных условиях.

ν(Cl₂) = (I*t)/(n*F) = (3А*6600с)/(2*96485 Кл/моль)= 0,103 моль

V(Cl₂) = 22,4 л/моль* 0,103 моль = 2,307 л

Ответ: m(Au) =13,5 г, V(Cl₂)= 2,307 л.