Добавил:

ivanov666 Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.

Вуз:

Башкирский Государственный Аграрный Университет

Предмет:

[НЕСОРТИРОВАННОЕ]

Файл:

Электрохимические процессы. Учебное пособие

.pdf

Скачиваний:

Добавлен:

15.08.2026

Размер:

772 Кб

Скачать

☆

<<< < Предыдущая 1 2 3 4 5 6 7 8 9 1011 / 1211 12 > Следующая >>>

в зазоре медь растворяется, и ячейка возвращается в прежнее состояние, характеризуемое высоким сопротивлением между электродами 1.

	2
1	3
1
	2	4
Рис. 5.11. Хемотронная ячейка

Таким образом, ячейка имеет два устойчивых состояния, позволяющих записывать информацию в двоичном коде. С помощью несложной схемы коммутации на трехпозиционном переключателе можно осуществить три вида операций – записи, воспроизведения и стирания.

Некоторое распространение получили электрохимические счетчики моточасов. На практике при долговременном использовании какого-либо устройства (станка, прибора и т.д.) часто возникает необходимость регистрировать число часов его работы (например, для планирования техобслуживания). Электрохимические счетчики моточасов не слишком точны, но просты, дешевы и надежны. Хемотронный счетчик моточасов представляет собой электрохимическую ячейку, через которую протекает постоянный ток во время работы устройства.

Схема одного из видов счетчиков моточасов представлена на рис. 5.12. Ячейка представляет собой тонкую градуированную стеклянную трубку. С двух концов трубка заполнена ртутью, пространство в середине заполнено электролитом (раствором каломели). Концы трубки подключены к источнику постоянного тока. Постоянный ток протекает через ячей-

101

ку, при этом один ртутный столбик служит анодом (ртуть переходит в электролит в виде ионов Hg+), а другой ртутный столбик служит катодом (ионы Hg+ восстанавливаются до металлической ртути). Суммарный электродный процесс состоит, таким образом, в переносе ртути с одного ртутного электрода на другой. В процессе электролиза один ртутный столбик укорачивается, а другой удлиняется, то есть столбик электролита перемещается от одного конца ячейки к другому. Перемещение столбика электролита пропорционально количеству протекшего электричества и соответственно времени работы устройства.

Катод	I	Анод

Направление движения столбика электролита

Рис. 5.12. Схема хемотронного счетчика

Фактически такое устройство измеряет количество прошедшего через него электричества. Такие приборы носят название кулонометров. Работа любого кулонометра основана на законе Фарадея. О количестве протекшего электричества судят по количеству вещества, выделившегося на электроде или растворившегося с электрода. В технике и лабораторной практике наибольшее распространение получили весовые, объемные и титрационные кулонометры.

Самым точным кулонометром является весовой серебряный кулонометр. Он состоит из двух серебряных электродов, погруженных в раствор нитрата серебра. Количество протекшего электричества измеряют по привесу катода или по убыли массы анода. Выход по току в серебряном кулонометре практически равен 100 %. Это очень точный прибор. До середины XX в. серебряный кулонометр служил эталоном для измерений силы тока и количества электричества.

102

Втитрационных кулонометрах на инертных электродах происходят электрохимические превращения веществ, содержащихся в электролите. Изменение концентрации в электролите тех или иных веществ определяют титрованием или иными методами химического анализа.

Впроцессе электролиза ток, протекающий через кулонометр, может изменяться. Кулонометр измеряет общее количество прошедшего электричества. Поскольку количество электричества, прошедшего через кулонометр за определенный промежуток времени, представляет собой интеграл от силы тока по времени, кулонометр может использоваться в качестве интегратора переменной величины.

Задачидлясамостоятельногорешения кподразделу 5.8

1. Привес катода серебряного кулонометра составил 1,079 г. Рассчитайте количество электричества, которое прошло через кулонометр.

2. При работе газового кулонометра скорость выделения водорода составляет 3 мл/мин. Найдите силу тока, проходящего через кулонометр.

3. Диаметр градуированной стеклянной трубки ртутного счетчика моточасов равен 2 мм. Рассчитайте, на какое расстояние передвинется столбик электролита через 100 часов работы устройства, если при работе через счетчик моточасов протекает рабочий ток 100 мА (rHg = 13,6 г/см3, электролит – раствор каломели Hg2Cl2).

103

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙСПИСОК

1. Антропов Л.И. Теоретическая электрохимия : учебник для химико-технологических специальностей вузов. М. : Высш. шк., 1975.

2. Краткий справочник физико-химических величин / под ред. А.А. Равделя, А.М. Пономаревой. Л. : Химия, 1983.

3. Прикладная электрохимия : учебник для химико-тех- нологических специальностей вузов / под ред. Н.Т. Кудрявцева. М. : Химия, 1975.

4. Гершунский Б.С. Основы электроники и микроэлектроники. Киев: Высш. шк., 1989.

5. Виноградов С.С. Экологически безопасное гальваническое производство // Приложение к журналу «Гальванотехника и обработка поверхности». Вып. 3. М. : Глобус, 1998.

104

ПРИЛОЖЕНИЕ 1 Стандартныеэлектродныепотенциалы

вводныхрастворахпри25°С

Эле-	Номер в табли-	Эле-	Номер в табли-	Эле-	Номер в табли-
Эле-	це электродных	Эле-	це электродных	Эле-	це электродных
мент	це электродных	мент	це электродных	мент	це электродных
	потенциалов		потенциалов		потенциалов
Азот	46, 47, 120,	Кисло-	44, 45, 49, 50,	Свинец	28, 71, 83, 85,
	143, 145	род	54, 55, 158, 161		87, 88, 91, 92,
					152, 156

Алю-	16, 62	Ко-	25, 79, 159	Селен	37
миний		бальт

Барий	6, 59	Крем-	74	Сера	38, 112, 113,
		ний			115, 119, 123,
					126, 131, 132,
					135, 160

Берил-	14	Лантан	10	Сере-	33, 82, 94, 97,
лий				бро	98, 103, 105,
					106, 108, 110,
					111
Бром	40	Литий	1	Строн-	7, 58
				ций

Вана-	118	Магний	11, 60	Сурьма	102
дий

Висмут	86, 107	Марга-	17, 63, 64, 136,	Таллий	24, 77, 84, 90,
		нец	149, 153, 157		150

Водо-	12, 41, 43, 140	Медь	30, 31, 72, 89,	Торий	13
род			93, 100, 125

Герма-	95	Мы-	134	Угле-	42, 122
ний		шьяк		род

Железо	21, 29, 70, 73,	Натрий	9	Уран	15, 61, 114,
	76, 129, 141				121, 128, 137
Золото	35	Никель	26, 80	Фосфор	117

Индий	23	Олово	27, 124	Фтор	56

Йод	39, 133, 147	Плати-	139	Хлор	48, 51, 52, 53,
		на			127, 130, 138,
					142, 146, 148,
					155

105

Эле-

Номер в табли-

Эле-

Номер в табли-

Эле-

Номер в табли-

це электродных

мент

потенциалов

мент

потенциалов

мент

потенциалов

Кад-

22, 68, 75, 78

Плуто-

36, 144

Хром

18, 20, 65, 116,

мий

ний

151

Калий

Радий

Цезий

Каль-

8, 57

Ртуть

32, 34, 81, 96,

Церий

154

ций

99, 101, 104,

109

Руби-

Цинк

19, 66, 67, 69

дий

Но-

мер

Электрод

Электродная реакция

j0, В

эле-

мента

Электроды, обратимые относительно катиона

, Li

–

→ Li

–3,045

+ e

, K

–

→ K

–2,925

+ e

, Rb

–

→ Rb

–2,925

+ e

, Cs

–

→ Cs

–2,923

+ e

, Ra

–

→ Ra

–2,916

+ 2e

, Ba

–

→ Ba

–2,906

+ 2e

, Sr

–

→ Sr

–2,888

+ 2e

, Ca

–

→ Ca

–2,866

+ 2e

, Na

–

→ Na

–2,714

+ e

, La

–

→ La

–2,522

+ 3e

, Mg

–

→ Mg

–2,363

+ 2e

, H

–

→ H

–2,106

+ e

, Th

–

→ Th

–1,899

+ 4e

, Be Al

, Al

–

→ Be

–1,847

+ 2e

, U

–

→ U

–1,789

+ 3e

,Al

–

→ Al

–1,662

+ 3e

, Mn

–

→ Mn

–1,180

+ 2e

, Cr

–

→ Cr

–0,913

+ 2e

, Zn

–

→ Zn

–0,763

+ 2e

, Cr

–

→ Cr

–0,744

+ 3e

106

Но-

мер

Электрод

Электродная реакция

j0, В

эле-

мента

, Fe

–

→ Fe

–0,440

+ 2e

, Cd

–

→ Cd

–0,403

+ 2e

, In

–

→ In

–0,343

+ 3e

, Tl

–

→ Tl

–0,336

+ e

, Co

–

→ Co

–0,277

+ 2e

, Ni

–

→ Ni

–0,250

+ 2e

, Sn

–

→ Sn

–0,136

+ 2e

, Pb

–

→ Pb

–0,126

+ 2e

, Fe

–

→ Fe

–0,036

+ 2e

, Cu

–

→ Cu

+0,337

+ 2e

, Cu

–

→ Cu

+0,521

+ e

, Hg

–

→ Hg

+0,798

Hg2

/2 Hg2

+ 2e

, Ag

–

→ Ag

+0,799

+ e

, Hg

–

→ Hg

+0,854

+ 2e

, Au

–

→ Au

+1,498

+ 3e

, Pu

–

→ Pu

+2,03

+ 3e

Электроды, обратимые относительно аниона

Se, Se

2–

–

2–

–0,92

Se + 2e

→ Se

S, S

2–

–

→ S

2–

–0,447

S + 2e

I2 (кр), I

–

/2I2

–

→ I

–

+0,536

+ e

Br2 (ж), Br

–

→ Br

–

+1,065

/2Br2 + e

Газовые электроды

H2, OH

–

→ H2 + 2OH

–

–0,828

2H2O + 2e

, HCOOH, CO2 (Pt)

CO2 + 2H

–

→ HCOOH

–0,199

+ 2e

, H2

–

/2H2

0,000

+ e =

O2, OH

–

/2O2

–

→ 2OH

–

+0,401

+ H2O + 2e

, H2O2, O2 (Pt)

O2 + 2H

–

+0,682

+ 2e

→ H2O2

–

→ NO + 2H2O

+0,96

, NO3, NO (Pt)

NO3 + 4H

+ 4e

, HNO2, NO (Pt)

HNO2 + H

–

→ NO + H2O

+1,00

+ e

–

(Pt)

–

+1,16

ClO2, ClO2

ClO2 + e

→ ClO2

, O2 (Pt)

O2 + 4H

–

+1,229

+ 4e

→ 2H2O

107

Но-

мер

Электрод

Электродная реакция

j0, В

эле-

мента

O3, O2, OH

–

(Pt)

–

→ O2 + 2OH

–

+1,24

O3 + H2O + 2e

ClO2 + H

–

→ HClO2

+1,275

H , ClO2, HClO2 (Pt)

+ e

Cl2, Cl

–

+1,360

/2Cl2

+ e

→ Cl

, HClO, Cl2 (Pt)

HClO + H

–

→

/2Cl2 + H2O

+1,63

+ e

, O3, O2 (Pt)

O3 + 2H

–

+2,07

+ 2e → O2 + H2O

, O (Pt)

O + 2H

–

+2,422

+ 2e → H2O

F2, F

–

→ F

–

+2,87

/2F2 + e

Электроды второго рода

Ca, Ca(OH)2, OH

–

Ca(OH)2

–

→ Ca + 2OH

–

–3,02

+ 2e

Sr, Sr(OH)2, OH

–

Sr(OH)2

–

→ Sr + 2OH

–

–2,88

+ 2e

Ba, Ba(OH)2, OH

–

Ba(OH)2

–

→ Ba + 2OH

–

–2,81

+ 2e

Mg, Mg(OH)2, OH

–

→ Mg + 2OH

–

–2,69

Mg(OH)2 + 2e

U, UO2, OH

–

→ U + 4OH

–

–2,39

UO2 + 2H2O + 4e

Al, Al(OH)3, OH

–

Al(OH)3

–

→ Al + 3OH

–

–2,30

+ 3e

Mn, Mn(OH)2, OH

–

Mn(OH)2

–

→ Mn + 2OH

–

–1,55

+ 2e

2–

–

2–

–1,50

Mn, MnCO3, CO3

MnCO3 + 2e

→ Mn + CO3

Cr, Cr(OH)3, OH

–

Cr(OH)3

–

→ Cr + 3OH

–

–1,48

+ 3e

2–

–

→ Zn + S

2–

–1,405

Zn, ZnS, S

ZnS + 2e

Zn, Zn(OH)2, OH

–

Zn(OH)2

–

→ Zn + 2OH

–

–1,245

+ 2e

Cd, CdS, S

2–

–

→ Cd + S

2–

–1,175

CdS + 2e

2–

–

2–

–1,06

Zn, ZnCO3, CO3

ZnCO3 + 2e

→ Zn + CO3

Fe, FeS, S

2–

–

2–

–0,95

FeS + 2e

→ Fe + S

Pb, PbS, S

2–

–

→ Pb + S

2–

–0,93

PbS + 2e

Cu, Cu2S, S

2–

–

2–

–0,89

Cu2S + 2e

→ 2Cu + S

Fe, Fe(OH)3, OH

–

→ Fe + 3OH

–

–0,877

Fe(OH)3 + 3e

Si, SiO2, H

SiO2 + 4H

–

–0,857

+ 4e → Si + 2H2O

Cd, Cd(OH)2, OH

–

Cd(OH)2

–

→ Cd + 2OH

–

–0,809

+ 2e

2–

–

2–

–0,756

Fe, FeCO3, CO3

FeCO3 + 2e

→ Fe + CO3

Tl, TlI, I

–

→ Tl + I

–

–0,753

TlI + e

2–

–

2–

–0,74

Cd, CdCO3, CO3

CdCO3 + 2e

→ Cd + CO3

Co, Co(OH)2, OH

–

→ Co + 2OH

–

–0,73

Co(OH)2 + 2e

108

Но-

мер

Электрод

Электродная реакция

j0, В

эле-

мента

Ni, Ni(OH)2, OH

–

→ Ni + 2OH

–

–0,72

Ni(OH)2 + 2e

Hg, HgS, S

2–

–

→ Hg + S

2–

–0,69

HgS + 2e

Ag, Ag2S, S

2–

–

→

2Ag + S

2–

–0,66

Ag2S + 2e

Pb, PbO, OH

–

→ Pb + 2OH

–

–0,578

PbO + H2O + 2e

–

→ Tl + Cl

–

–0,557

Tl, TlCl, Cl

TlCl + e

2–

–

2–

–0,506

Pb, PbCO3, CO3

PbCO3 + 2e

→ Pb + CO3

Bi, Bi2O3, OH

–

–0,46

Bi2O3 + 3H2O + 6e

→ 2Bi + 6OH

Pb, PbI2, I

–

PbI2

–

→ Pb + 2I

–

–0,365

+ 2e

2–

–

2–

–0,359

Pb, PbSO4, SO4

PbSO4 + 2e

→ Pb + SO4

Cu, Cu2O, OH

–

→ 2Cu + 2OH

–

–0,358

Cu2O + H2O + 2e

Tl, TlOH, OH

–

→ Tl + OH

–

–0,345

TlOH + e

Pb, PbBr2, Br

–

PbBr2

–

→ Pb + 2Br

–

–0,284

+ 2e

Pb, PbCl2, Cl

–

PbCl2

–

–0,268

+ 2e

→ Pb + 2Cl

Cu, CuI, I

–

→ Cu + I

–

–0,185

CuI + e

Ag, AgI, I

–

–0,152

AgI + e

→ Ag + I

Ge, GeO2, H

GeO2 + 4H

–

→ Ge + 2H2O

–0,15

+ 4e

Hg, Hg2I2, I

–

→ Hg + I

–

–0,040

/2Hg2I2 + e

–

→ Ag + CN

–

–0,017

Ag, AgCN, CN

AgCN + e

–

→ Ag + Br

–

+0,071

Ag, AgBr, Br

AgBr + e

Hg, HgO, OH

–

+0,098

HgO + H2O + 2e

→ Hg + 2OH

100

Cu, CuCl, Cl

–

→ Cu + Cl

–

+0,137

CuCl + e

101

Hg, Hg2Br2, Br

–

→ Hg + Br

–

+0,140

/2Hg2Br2 + e

102

Sb, Sb2O3, H

Sb2O3 + 6H

–

→ 2Sb + 3H2O

+0,152

+ 6e

103

Ag, AgCl, Cl

–

→ Ag + Cl

–

+0,222

AgCl + e

104

Hg, Hg2Cl2, Cl

–

+0,268

/2Hg2Cl2 + e

→ Hg + Cl

105

Ag, Ag2O, OH

–

→ 2Ag + 2OH

–

+0,345

Ag2O + H2O + 2e

106

–

+0,354

Ag, AgIO3, IO3

AgIO3 + e → Ag + 2IO3

107

Bi, Bi2O3, OH

–

Bi2O3 + 6H

–

→ 2Bi + 3H2O

+0,371

+ 6e

108

2–

Ag2CrO4

–

→

2–

+0,464

Ag, Ag2CrO4, CrO4

+ 2e

2Ag + CrO4

109

2–

Hg2SO4

–

→

2–

+0,615

Hg, Hg2SO4, SO4

+ 2e

2Hg + SO4

110

Ag, Ag(CH3COO),

–

→ Ag + CH3COO

–

+0,643

Ag(CH3COO) + e

CH3COO–

109

Но-

мер

Электрод

Электродная реакция

j0, В

эле-

мента

111

2–

–

2–

+0,654

Ag, Ag2SO4, SO4

Ag2SO4 + 2e → 2Ag + SO4

Окислительно-восстановительные электроды

112

2–

, OH

–

(Pt)

2–

–

2–

+ 4OH

–

–1,12

SO3

, S2O4

2SO3

+ 2H2O + 2e

→ S2O4

113

2–

–

(Pt)

2–

–

2–

+ 2OH

–

–0,93

SO4

, SO3

, OH

SO4

+ H2O + 2e

→ SO3

114

, U

(Pt)

–

→ U

–0,607

+ e

115

2–

, OH

–

(Pt)

2–

–

2–

+ 6OH

–

–0,58

SO3

, S2O3

2SO3

+ 3H2O + 4e

→ SO3

116

, Cr

(Pt)

–

–0,408

+ e

→ Cr

117

, H3PO4, H3PO3 (Pt)

H3PO4 + 2H

–

→ H3PO3 + H2O

–0,276

+ 2e

118

, V

(Pt)

–

→ V

–0,255

+ e

119

2–

(Pt)

2–

+ 4H

–

2–

+ 2H2O

–0,22

, SO4

, S2O6

2SO4

+ 2e

→ S2O6

120

–

, OH

–

(Pt)

–

+ 2OH

–

+0,01

NO3

, NO2

NO3

+ H2O + 2e

→ NO2

121

(Pt)

–

+0,05

UO2

, UO2

UO2

+ e

→ UO2

122

HCOOH + 2H

–

→ HCOH + H2O

+0,056

H , HCOOH, HCOH (Pt)

+ 2e

123

2–

(Pt)

2–

–

2–

+0,08

S4O6

, S2O3

S4O6

+ 2e

→ 2S2O3

124

, Sn

(Pt)

–

→ Sn

+0,15

+ 2e

125

, Cu

(Pt)

–

→ Cu

+0,153

+ e

126

2–

(Pt)

2–

+ 4H

–

+0,172

, H2SO3, SO4

SO4

+ 2e → H2SO3 + H2O

127

–

(Pt)

–

+ 2OH

–

+0,33

ClO3

, ClO2

, OH

ClO3

+ H2O + 2e

→ ClO2

128

(Pt)

+ 4H

–

→ U

+ 2H2O

+0,33

, UO2

, U

UO2

+ 2e

129

3–

4–

(Pt)

3–

–

4–

+0,36

Fe(CN)6

, Fe(CN)6

Fe(CN)6

+ e

→ Fe(CN)6

130

–

(Pt)

–

+ 2OH

–

+0,36

ClO4

, ClO3

, OH

ClO4

+ H2O + 2e

→ ClO3

131

2–

, H2SO3 (Pt)

2H2SO3 + 2H

–

2–

+ 3H2O

+0,400

, S2O3

+ 4e

→ S2O3

132

2–

, H2SO3 (Pt)

4H2SO3 + 4H

–

2–

+ 6H2O

+0,51

, S4O6

+ 6e

→ S4O6

133

3–

, I

–

(Pt)

–

→ 3I

–

+0,536

+ 2e

134

H3AsO4 + 2H

–

→ HAsO2 + 2H2O

+0,560

H , H3AsO4, HAsO2 (Pt)

+ 2e

135

2–

, H2SO3 (Pt)

2–

+ 4H

–

+0,57

, S2O6

S2O6

+ 2e → 2H2SO3

136

–

, MnO2 (Pt)

–

→ MnO2 + 4OH

–

+0,588

MnO4

, OH

MnO4

+ 2H2O + 3e

137

(Pt)

+ 4H

–

+ 2H2O

+0,62

, UO2 , U

UO2

+ e → U

138

–

, OH

–

(Pt)

–

→ ClO

–

+0,66

ClO2

, ClO

ClO2

+ H2O + 2e

+ 2OH

139

2–

–

(Pt)

2–

–

2–

+ 2Cl

–

+0,68

PtCl6

, PtCl4

, Cl

PtCl6

+ 2e

→ PtC6

140

C6H4O2 + 2H

–

+0,699

, C6H4O2, C6H4(OH)2

+ 2e → C6H4(OH)2

(Pt)

110

<<< < Предыдущая 1 2 3 4 5 6 7 8 9 1011 / 1211 12 > Следующая >>>

Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]