Методика рішення задач з теми «Електрохімічна корозія металів»

Щоб розв’язати задачи з цієї теми, треба знати, що електрохімічна корозія відбувається в середовищі електроліту. При контакті між собою металів різної активності, або електрохімічній корозії сплаву виникають мікрогальванопари і процесс електрохімічної корозії йде подібно процессам при роботі ГЕ, тобто анод завжди окислюється, а на катоді йде відновлення електроліту (деполярізація).

При атмосферній корозії (рН≥7), катодний процес записуємо: 2Н₂О+О₂+4ē → 4ОН^-, оксигенова деполярізація.

При корозії в кислому середовищі (рН<7), катодний процес записуємо: 2Н⁺+2ē → Н₂, гідрогенова деполярізація.

Алгоритм розв’язання задачі

1. Виявляємо (А) і (К) згідно значенням стандартних електродних потенціалів (Е⁰), які беремо з ряду напруг металів.

2. Виявляємо електроліт і значення рН.

3. Складаємо електрохімічну формулу гальванопари, напіврівняння анодного та катодного процесів та сумарне рівняння.

4. Визначаємо деполярізатор, чи розраховуємо ЕРС.

Приклад розв’язання задачі

Які хімічні процеси протікають при атмосферній корозії сталевого виробу (Fe), вкритого цинком (Zn) (рН≥7), та вкритого міддю(Cu) в кислому середовищі (рН<7), якщо покриття зруйновано. Визначте вид деполярізації в цих процессах, розрахуйте ЕРС (не враховуючи вплив середовища на Е⁰).

Якщо Fe вкрит Zn, а покриття зруйновано, виявляємо (А) – це Zn (), (К) –Fe ().

Запишемо електрохімічну формулу утворенного ГЕ:

(А) Zn | H₂O, O₂ |Fe (K)

^{-0,76 рН ≥7 -0,44}

електронне напіврівнення анодного процесу:Zn⁰ - 2ē → Zn²⁺ 2 +

електронне напіврівнення катодного процесу 2H₂O+O₂+4ē→ 4OH^- 1

Сумарне рівняння:

2Zn⁰+2H₂O+O₂→2Zn(OH)₂

Якщо Fe вкрите Cu, а покриття зруйновано, виявляємо (А) – це Fe, (), (К) -Cu, ().

Запишемо електрохімічну формулу утворенного ГЕ:

(А) Fe | 2H⁺ |Cu (K)

^{-0,44 рН <7 +0,34}

електронне напіврівнення анодного процесу: Fe⁰ - 2ē → Fe²⁺ 1

+

електронне напіврівнення катодного процесу: 2H⁺ + 2ē → H₂ 1 Сумарне рівняння: Fe⁰+2H⁺ →Fe²⁺+ H₂

Д о д а т о к 2

Контрольні завдання еквіваленти й еквівалентні маси простих і складних речовин. Закон еквівалентів

1. Визначте еквівалент і молярну масу еквівалента Фосфору, Оксигену та Брому в сполуках РН₃, H₂O, HBr.

2. У якій масі NaOH міститься стільки ж еквівалентів, скільки у 140 г КОН? Відповідь: 100 г.

3. З 1,35 г оксиду металу утворюється 3,15 г його нітрату. Обчисліть молярну масу еквівалента цього металу. Відповідь: 32, 5 г/моль.

4. З 1,3 г гідроксиду металу утворюється 2,85 г його сульфату. Обчислите молярну масу еквівалента цього металу. Відповідь: 9 г/моль.

5. Оксид тривалентного елемента містить 31,58% Оксигену. Обчисліть еквівалентну, молярну й атомну маси цього елемента.

6. Чому дорівнює при н.у. мольний об'єм еквівалента водню? Обчисліть молярну масу еквівалента металу, якщо на відновлення 1,017г його оксиду витратилося 0,28 л водню (н.у.).

Відповідь: 32, 68 г/моль.

7. Виразити в молях: а) 6,02  10²² молекул С₂Н₂; б) 1,80  10²⁴ атомів Нітрогену; в) 3,01  10 молекул NH₃. Яка молярна маса зазначених речовин?

8. Обчисліть еквівалент і молярну масу еквівалента Н₃РО₄ у реакціях утворення: а) гідрофосфату; б) дігідрофосфату; в) ортофосфату.

9. В 2,48 г оксиду одновалентного металу міститься 1,84 г металу. Обчисліть молярні маси еквівалентів металу і його оксиду. Чому дорівнює мольна й атомна маса цього металу?

10. Чому дорівнює при н.у. мольний об'єм еквівалента кисню? На спалювання 1,5 г двовалентного металу потрібно 0,69 л кисню (н.у.). Обчисліть молярну масу еквівалента, мольну масу й атомну масу цього металу.

11. З 3,31 г нітрату металу утворюється 2,78 г його хлориду. Обчисліть молярну масу еквівалента цього металу. Відповідь: 103,6 г/моль.

12. Напишіть рівняння реакцій Fe(OH)₃ із хлороводневою (соляною) кислотою, при яких утворяться наступні сполуки заліза: а) хлорид дигідроксoзаліза; б) діхлорид гідроксозаліза; в) трихлорид заліза. Обчисліть еквівалент і молярну масу еквівалента Fe(OH)₃ у кожній з цих реакцій.

13. Надлишком гідроксиду калію подіяли на розчини: а) Калія дігідрофосфат; б) дігідроксобісмута (III) нітрату. Напишіть рівняння реакцій цих речовин з КОН і визначте їхні еквіваленти та молярні маси еквівалентів.

14. У якій кількості Сr(ОН)₃ міститься стільки ж еквівалентів, скільки в 174,96 г Мg(ОН)₂? Відповідь: 208,2 г.

15. Надлишком хлоридної (соляної) кислоти подіяли на розчини: а) Кальція гідрокарбонату; б) гідроксоалюмінія діхлориду. Напишіть рівняння реакцій цих речовин з HCl і визначите їхні еквіваленти й мольні маси еквівалентів.

16. При окислюванні 16,74 г двовалентного металу утворилося 21,54 г оксиду. Обчисліть молярні маси еквівалентів металу і його оксиду. Чому дорівнюють мольна й атомна маси металу?

17. При взаємодії 3,24 г тривалентного металу з кислотою виділяється 4,03 л водню (н.у.). Обчисліть молярну масу еквівалента, мольну й атомну маси металу.

18. Виходячи з мольної маси Карбону і води, визначте абсолютну масу атома Карбону і молекули води в грамах.

Відповідь: 2,0  10^-23 г, 3,0  10^-23 г.

19. На нейтралізацію 9,797 г ортофоcфатноЇ кислоти витрачено 7,998 г NaOH. Обчисліть еквівалент, молярну масу еквівалента і основність Н₃РО₄ у цій реакції. На підставі розрахунку напишіть рівняння реакції. Відповідь: 0,5 моль, 49 г/моль, 2.

20. На нейтралізацію 0,943 г фосфористої кислоти Н₃РО₃ витрачено 1,291 КОН. Обчисліть еквівалент, еквівалентну масу й основність кислоти. На підставі розрахунку напишіть рівняння реакції.

Відповідь: 0,5 моль, 41 г/моль, 2.