1 курс (энергетики) / защита работы 3 / Zaschita_3_bilet_44

Задача 2

Электролиз раствора солей CuSO4, NiSO4, FeSO4.

Электроды графитовые, являются инертными

CuSO4→ Cu2+ + SO24

NiSO4→ Ni2+ + SO24

FeSO4→ Fe2+ + SO24 H2O ↔ H+ + OH–

Среда кислая, так как соли образованы сильной кислотой и слабыми основаниями, и подвергаются гидролизу по катиону:

Cu2+ + H2O ↔ CuOH+ + H+

Ni2+ + H2O ↔ NiOH+ + H+

Fe2+ + H2O ↔ FeOH+ + H+

Для расчетов возьмем pH=5

Таким образом, ионный состав раствора: Cu2+ , Ni2+ , Fe2+ , H+, SO24 ; OH– (-) на катоде: Cu2+ , Ni2+ , Fe2+ , H+

(+) на аноде: SO24 ; OH–

На аноде могут окисляться только молекулы H2O (так как среда кислая, то вместо анионов OH–

окисляются молекулы воды). Анионы SO24 никогда не окисляются на аноде при электролизе водных

растворов солей (по причине высокоположительного потенциала E0 2 2 2,01B )

S2O8 / SO4

Значение кислородного потенциала:

Анодный процесс: 2H2O – 4ē → O2 + 4H+

На катоде могут восстанавливаться катионы Cu2+ , Ni2+ , Fe2+ , H+

Сравним электродные потенциалы возможных катодных процессов:

EHP / H2 0, 059 pH 0, 059 5 0, 295B

ENi0 2 / Ni 0, 25B

ECu0 2 /Cu 0, 337B

EFe0 2 Fe 0, 44B

В первую очередь восстанавливаются частицы с наибольшим значением потенциала, в данном случае катионы Cu2+, а далее в порядке уменьшения потенциалов восстанавливаются другие частицы:

Cu2+ + 2ē → Cu

Ni2+ + 2ē → Ni

2H+ + 2ē → H2

Fe2+ + 2ē → Fe

Все процессы восстановления могут протекать, так как разность потенциалов невелика и составляет менее 1В

Предполагаемый ход поляризационных кривых:

Е, В

Поляризационная кривая окисления молекул H2O на аноде

0,935

0,337

Поляризационная кривая восстановления Cu2+ на катоде

i, мА/см2

-0,25

-0,295

-0,44

Поляризационная кривая восстановления Ni2+ на катоде

Поляризационная кривая восстановления Fe2+ на катоде

Поляризационная кривая восстановления H+ на катоде

Теоретическое напряжение разложения равно разности потенциалов первых процессов,

протекающих на аноде и катоде:

Задача 3

Сплав Fe – Pd pH = 3

Возьмем p(O2) = 0,21; p(H2) = 1

Сравним стандартные электродные потенциалы Fe и Pd.

EFe0 2 / Fe 0, 44B

EPd0 2 / Pd 0, 987B

EFe0 2 / Fe EPd0 2 / Pd , при возникновении электрохимической коррозии железо будет анодом (будет окисляться, корродировать), а палладий будет катодом (окисляться не будет).

Возможные окислители при коррозии: молекулы O2 (кислородная деполяризация), катионы H+

(водородная деполяризация).

Определим равновесные потенциалы окислителей: