14. Электролиз Примеры решения задач

Пример 1. При рафинировании меди ток силой в 50 А выделил - за 5 ч чистую медь массой 281 г. Какому выходу по току это соответствует?

Решение. По законам Фарадея можно рассчитать теоретическое значение массы выделившейся меди:

г

Выход по току находим по формуле:

.

Пример 2. Через раствор, содержащий ионы Pb²⁺, в течение 5 мин. пропускался ток постоянной силы. За это время масса катода увеличилась на 1,24 г. Какова сила тока, который был использован для электролиза?

Решение. Поскольку нет дополнительных сведений, считаем выход по току 100%-ным. Тогда для расчета силы тока можно воспользоваться законом Фарадея:

, отсюда .

Пример 3. Ток последовательно проходит через два электролизера, в которых содержатся водные растворы: а) NiSO₄; б) FeCl₂. Какие количества металлов выделятся на катодах, если известно, что у анода второго электролизера выделилось 1,4 л хлора?

Решение. Воспользуемся законом эквивалентов для расчета массы железа, выделившегося на катоде второго электролизера:

. Переведем объем хлора в массу: .

Аналогично вычислим массу никеля, выделившегося на катоде первого электролизера:

15. Коррозия металлов Примеры решения задач

Пример 1.

Какими свойствами будут обладать оксидные пленки на металлах рубидии Rb и марганце Mn, образующих соответствующие оксиды R₂O, MnO, Mn₂O₃, Mn₃O₄?

Решение.

Для определения свойств оксидных пленок воспользуемся формулой Бедворса – Пиллинга:

<1

Оксидная пленка на рубидии не обладает защитными свойствами, т.к. не является сплошной.

>1

>1

>1

Все оксидные пленки, образующиеся на марганце, являются сплошными и защитными, т.к. >1, но меньше 2,5.

Пример 2.

При коррозии бериллиевой пластины весом 300г и поверхностью 164мм^, на воздухе прокорродировало 10% от массы бериллия в течение трех суток. Вычислите объемный показатель коррозии, считая, что продуктом коррозии является оксид бериллия, а внешние условия нормальными.

Решение.

Вычислим убыль массы бериллиевой пластины, т.е. сколько граммов бериллия прокородировало:

Составим уравнение реакции взаимодействия бериллия с кислородом и найдем из него объем поглощенного кислорода:

30г

2Ве + О₂ = 2ВеО

18г/моль 22,4л

Вычислим объемный показатель, учитывая, что, а:

Пример 3.

Оценить коррозионную стойкость меди на воздухе при высокой температуре. Медная пластина размером 50х40х2мм после 12 суток окисления и снятия продукта коррозии весила 35,798 г.

Решение.

Вычислим площадь поверхности медной пластины:

Вычислим массу пластины до начала коррозии :

Вычислим убыль массы медной пластины:

Вычислим глубину коррозии:

Вычислим глубинный показатель:

По десятибалльной шкале коррозионной стойкости металлов определяем, что в данных условиях меди соответствует 4 балла, и она относится к стойким металлам.

Пример 4.

Оценить коррозионную стойкость марганцевого стержня радиусом 1,5 мм и длиной 100 мм при температуре 1200^оС в атмосфере азота в течение 20 суток, если при этом поглотилось 250азота.

Решение.

Вычислим объем поглощенного азота при нормальных условиях:

Вычислим по уравнению реакции массу прореагировавшего марганца:

Δm 0,0463 л

3Mn + N₂ = Mn₃N₂

165 г 22,4 л

Вычислим площадь поверхности стержня:

Вычислим глубину коррозии:

Вычислим глубинный показатель коррозии:

По десятибалльной шкале коррозионной стойкости металлов определяем, что марганцу в данных условиях соответствует 6 баллов, и он относится к пониженностойким металлам.