химия + методичка / kontr_z

щих на электродах. Какая масса воды при этом разложилась и чему равен объем газов (н.у.), выделившихся на катоде и аноде?

Ответ: 5,03 г; 3,133 л, 6,266 л.

404.При электролизе соли некоторого металла в течении 1,5ч при силе тока 1,8А на катоде выделилось 1,75 г этого металла. Вычислите эквивалентную массу металла.

Ответ: 17,37 г/моль.

405.При электролизе раствора на аноде выделилось 168

см3 газа (н.у.). Составьте электронные уравнения процессов, происходящих на электродах, и вычислите, какая масса меди выделилась на катоде. Ответ: 0,953 г.

406. При электролизе водных растворов каких из приведенных веществ происходит разложение воды: нитрат калия, хлорид натрия, хлорид меди, сульфат цинка, гидроксид калия, сульфат натрия. Привести схемы процессов, протекающих на электродах.

407.Электролиз раствора нитрата серебра проводили при силе тока 2А в течение 4ч. Составьте электронные уравнения процессов, происходящих на электродах. Какая масса серебра выделилась на катоде и каков объем газа (н.у.), выделившегося на аноде?

Ответ: 32,2г; 1,67л.

408.При прохождении электрического тока силой 3А в течение 25 мин через раствор нитрата серебра на электроде (каком?) выделилось 4,8г серебра. Рассчитайте выход продукта в процентах от теоретического.

Ответ: 95,2%

409.На сколько граммов уменьшится масса серебряного анода,

если электролиз раствора проводить при силе тока 2А в тече-

ние 38мин 20с? Составьте электронные уравнения процессов, происходящих на графитовых электродах.

Ответ: 5,14г.

410.Электролиз раствора проводили с медным анодом в

течение 4ч при силе тока 50 А. При этом выделилось 224 г меди. Вычислите выход по току (отношение массы выделившегося вещества к теоретически возможной). Составьте электронные уравнения процессов, происходящих на электродах в случае медного и угольного анода.

Ответ: 94,48 %.

411. При электролитическом осаждении всего железа из 300 мл раствора сульфата железа на аноде выделилось 1,344 л (при

101

н.у.) кислорода. Вычислите нормальную и молярную концентрации исходного раствора.

Ответ: раствор 0,8 н. или 0,4 М.

412. Составьте электронные уравнения процессов, происходящих на угольных электродах при электролизе раствора . Если

электролиз проводить с серебряным анодом, то его масса уменьшается на 5,4 г. Определите расход электричества при этом.

Ответ: 4825 Кл.

413. Электролиз раствора проводили в течение 15мин

при силе тока 2,5А. Выделилось 0,72 г меди. Составьте электронные уравнения процессов, происходящих на электродах в случае медного и угольного анода. Вычислите выход по току (отношение массы выделившегося вещества к теоретически возможной).

Ответ: 97,3% 414. Через две последовательно соединённые электролитические

ванны с платиновыми электродами, заполненными соответственно подкисленной водой и раствором хлорида меди , пропустили

электрический ток. Какие продукты и в каком количестве выделились во второй ванне, если в первой на катоде выделилось 0,1г. водорода?

415.Составьте электронные уравнения процессов, происходящих на угольных электродах при электролизе раствора . Вычис-

лите массу меди, выделившейся на катоде, если на аноде выделилось

560 мл газа (н.у.). Ответ: 1,588 г.

416.При полном электролитическом разложении 33,3г. хлорида некоторого двухвалентного металла выделилось 6,72л. (при н. у.) хлора. Определить, соль какого металла взята.

Ответ: кальций.

417.Какие процессы протекают на электродах и какие вещества выделяются при электролизе растворов с нерастворимыми электродами:

а) , б) , в) , г) , д) . Написать схемы катодного и анодного процессов.

418.Почему при электролизе расплава хлорида натрия и его водного раствора на электродах образуются разные вещества? Написать схемы процессов, происходящих на катоде и аноде.

419.В водном растворе содержатся катионы следующих метал-

лов: . Выделяемый металл – цинк.

102

Какие из перечисленных примесей и в какой последовательности будут удаляться из электролита на инертных электродах без выделения основного металла – цинка. Ответ мотивируйте.

420. Какой объём водорода, измеренного при н.у., выделится на катоде при токе 5А в течении 2 часов из раствора ? Какое ве-

щество и в каком количестве выделится при этом на аноде?

421. Какие вещества и в каких количествах выделятся на электродах при электролизе раствора при токе 0,5А в течении

30мин?

422.Вычислить химический и электрохимический эквивалент металла, если ток в 0,5А за 1ч 40 мин. выделил 1,52 г металла.

Ответ:

423.При электролизе сернокислой соли 2-х валентного металла на аноде выделилось 171мл кислорода (при н.у.), а на катоде за это же время 1г металла. Найти молярную массу атома металла.

Ответ: 64.

424.При прохождении электрического тока силой 5А в течение 30 мин через раствор нитрата серебра на электроде (каком?) выделилось 5,8 г серебра. Рассчитать выход продукта в процентах от теоретического.

Ответ: 57,6 %

425.Какие вещества и в каком количестве выделились на катоде

ианоде при электролизе раствора MgSO4 при токе в 3А в течение 0,6 часа?

Ответ: 0,067г; 0,537г.

426.Сколько электричества потребуется для выделения из рас-

твора:

а) 1г водорода; б) 1г кислорода; в) 1г хлора?

Ответ: 96500 Кл; 12063 Кл; 2722 Кл.

427.Какой объем водорода, измеренного при н.у., выделится на

катоде при токе 5А в течение 2 час из раствора ? Ответ:4,18л.

428.Сколько времени нужно пропускать ток в 1А, чтобы выделить на аноде 0,5 эквивалентной массы хлора?

Ответы: 13,4 ч. (48250с.)

429.Какое вещество и в каком количестве выделится на аноде

при электролизе раствора , если на катоде выделилось 1,589г меди?

103

430.Сколько времени нужно пропускать ток в 10А через электролит, чтобы выделить из раствора 4,48 л хлора?

Ответ: 3860 с.

431.Через растворы , и последовательно

пропускали ток в 2А в течении 20 минут. Какие вещества и в каких количествах выделились на инертных электродах в каждом случае?

432.При электролитическом осаждении всего железа из 300 мл раствора сульфата железа (II) на аноде выделилось 1,344 л (при н.у.) кислорода. Вычислить молярную концентрацию исходного раствора.

Ответ: 0.4 М.

433.Как изменились массы анода и катода при электролизе рас-

твора c электродами из цинка, если через этот электролит про-

пускали ток 4А в течении 2-х часов?

Ответ: ±9,76 г.

434.Через раствор сульфата цинка пропустили ток в течении 30 минут. При этом выделилось 0,25 г цинка. Амперметр показывал 0,4А. Какова ошибка в показаниях амперметра?

Ответ: 2,44 %

435.Сколько времени нужно пропускать через раствор кислоты электрический ток силой 10А, чтобы получить 5,6 л водорода, измеренного при нормальных условиях?

Ответ: 4825 с.

436.Какова нормальность раствора , если для выделения

всего серебра из 80 мл этого раствора потребовалось пропустить ток силой в 0,8 А в течении 20 мин ?

Ответ: 0,124н.

437. Через растворы и пропускали ток силой 5А в

течении 10 мин. В каком из растворов выделилось больше железа? Ответ подтвердите расчётом.

438. Сколько литров водорода выделится на катоде, если вести электролиз водного раствора в течении 3 ч при силе тока 2А? Газ

измерен при нормальных условиях. Ответ: 2,51 л.

439. Сколько алюминия можно получить при электролизе расплава , если в течении 1 часа пропускать ток силой 20000А, при

выходе по току 85%. Ответ: 5,7 кг.

104

440. Какова была сила тока при электролизе, если за 4 часа удалось выделить всю медь из 600 мл 0,8 н. раствора ?

Ответ: 3,2А.

441. При электрическом осаждении всего железа из 300мл раствора на аноде выделилось 2240 мл кислорода, измеренного при нормальных условиях. Вычислить молярность раствора .

Ответ: 0,67 М.

442. Насыщенный раствор медного купороса cодержит 27% (ρ=1,2г/см3). При какой силе тока можно в течении 3х ча-

сов выделить всю медь из 1 л такого раствора?

Ответ: 36,19А.

443.Какой силы ток нужно пропускать через расплавленный хлорид магния в течении 10 часов, чтобы при выходе по току 85% получить 0,5кг металлического магния?

Ответ: 129,8А.

444.Через раствор сульфата натрия пропускали ток в течении 2ч, в результате чего выделилось 2,24 л кислорода, измеренного при нормальных условиях. Определить силу тока. Составить схему электролиза этой соли.

Ответ: 5,36А.

445.Выход по току при получении металлического кальция при электролизе расплава хлорида кальция равен 70%. Сколько электричества надо пропустить через электролизёр, чтобы получить 200г кальция?

Ответ: 382А∙ч (1375200А∙с)

446.При электролизе водного раствора c нерастворимы-

ми электродами на аноде выделилось 6 л кислорода, измеренного при 27°С и 740 мм.рт.ст. Сколько граммов никеля выделилось на катоде?

Ответ: 27,8г.

Коррозия металлов.

При решении задач этого раздела см. табл. 5.

Коррозия – это самопроизвольно протекающий процесс разрушения металлов в результате химического или электрохимического взаимодействия их с окружающей средой.

105

При электрохимической коррозии на поверхности металла одновременно протекают два процесса: анодный – окисление металла

и катодный - восстановление ионов водорода:

или молекул кислорода, растворенного в воде:

.

Ионы или молекулы, которые восстанавливаются на катоде, называются деполяризаторами. При атмосферной коррозии – коррозии во влажном воздухе при комнатной температуре – деполяризатором является кислород.

Пример 1. Как происходит коррозия цинка, находящегося в контакте с кадмием в нейтральном и кислом (HCl) растворе. Составьте электронные уравнения анодного и катодного процессов. Каков состав продуктов коррозии?

Решение. Цинк имеет более отрицательный потенциал (-0,763В), чем кадмий (-0,403В), поэтому он является анодом, а кадмий – катодом.

Анодный процесс: Катодный процесс:

вкислой среде: вторичный процесс:

внейтральней среде:

Так как ионы с гидроксидной группой образуют нерастворимый гидроксид, то продуктом коррозии будет :

вторичный процесс:

Пример 2. Какое из покрытий – анодное или катодное – эффективнее защищает металл от коррозии при нарушении целостности покрытия? Привести примеры. Составить электронные уравнения происходящих процессов в нейтральной среде.

Решение, Например, анодное покрытие – железо, покрытое хромом, а катодное покрытие – железо, покрытое никелем. Схемы образующихся при коррозии гальванических элементов (гальванопар):

106

Электронные уравнения процессов:

1)

Вторичный процесс:

2) А

Вторичный процесс:

.

Во втором случае при коррозии разрушается железо и образуется ржавчина FeO(OH), т.е. катодное покрытие менее эффективно защищает металл от коррозии.

Пример 3. Железная и медная пластинки опущены в раствор хлорида натрия. Какие процессы протекают на пластинках: 1) еслипластинки не соприкасаются между собой; 2) если наружные концы

107

2) Образуется гальванический элемент (гальванопара):

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ

447.Как происходит атмосферная коррозия луженого и оцинкованного железа при нарушении покрытия? Составьте электронные уравнения анодного и катодного процессов.

448.Медь не вытесняет водород из разбавленных кислот. Почему? Однако, если к медной пластинке, опущенной в кислоту, прикоснуться цинковой, то на меди начинается бурное выделение водорода. Дайте этому объяснение, составив электронные уравнения анодного и катодного процессов.

449.Как происходит атмосферная коррозия и коррозия в растворе HCI луженого железа и луженой меди при нарушении покрытия? Составьте электронные уравнения анодного и катодного процессов.

450.Какой металл будет окисляться при нарушении целостности покрытия, если один металл покрыт другим: а) цинк – медью; б) железо – кадмием; в) железо – оловом; г) медь – алюминием; д) алюминий – серебром; е) медь – золотом; ж) медь – никелем; з) никель – медью. Напишите процессы, протекающие при коррозии металлов в кислой и нейтральной средах.

108

451.В чём сущность протекторной защиты металлов от коррозии? Приведите пример протекторной защиты железа в электролите, содержащем растворенный кислород (например, в морской воде). Составьте электронные уравнения анодного и катодного процессов.

452.Железное изделие покрыли никелем. Какое это покрытие - анодное или катодное? Почему? Составьте электронные уравнения анодного и катодного процессов коррозии этого изделия при нарушении покрытия во влажном воздухе и в хлороводородной (соляной) кислоте. Какие продукты коррозии образуются в первом и во втором случаях?

453.Составьте электронные уравнения анодного и катодного процессов с кислородной и водородной деполяризацией при коррозии пары магний – никель. Какие продукты коррозии образуются в первом и во втором случаях?

454.В раствор хлороводородной (соляной) кислоты поместили цинковую пластинку и цинковую пластинку, частично покрытую медью. В каком случае процесс коррозии цинка происходит интенсивнее? Ответ мотивируйте, составив электронные уравнения соответствующих процессов.

455.Почему химически чистое железо более стойко против коррозии, чем техническое железо? Составьте электронные уравнения анодного и катодного процессов, происходящих при коррозии технического железа во влажном воздухе и в кислой среде.

456.Какое покрытие металла называется анодным и какое – катодным? Назовите несколько металлов, которые могут служить для анодного и катодного покрытия железа. Составьте электронные уравнения анодного и катодного процессов, происходящих при коррозии железа, покрытого медью, во влажном воздухе и в кислой среде.

457.Железное изделие покрыли кадмием. Какое это покрытие - анодное или катодное? Почему? Составьте электронные уравнения анодного и катодного процессов коррозии этого изделия при нарушении покрытия во влажном воздухе и в хлороводородной (соляной) кислоте. Какие продукты коррозии образуются в первом и во втором случаях?

458.Железное изделие покрыли свинцом. Какое это покрытие - анодное или катодное? Почему? Составьте электронные уравнения анодного и катодного процессов коррозии этого изделия при нарушении покрытия во влажном воздухе и в хлороводородной (соляной)

109

кислоте. Какие продукты коррозии образуются в первом и во втором случаях?

459.Две железные пластинки, частично покрытые одна оловом, другая – медью, находятся во влажном воздухе. На какой из этих пластинок быстрее образуется ржавчина? Почему? Составьте электронные уравнения анодного и катодного процессов коррозии этих пластинок. Каков состав продуктов коррозии железа?

460.Почему при водородной деполяризации (коррозия в кислой среде) перемешивание корродирующего электролита не ускоряет коррозию, а при кислородной деполяризации (коррозия в нейтральной среде) перемешивание и аэрация раствора способствуют коррозии?

461.Если опустить в разбавленную серную кислоту пластинку из чистого железа, то выделение на ней водорода идет медленно и со временем почти прекращается. Однако, если цинковой палочкой прикоснуться к железной пластинке, то на последней начинается бурное выделение водорода. Почему? Какой металл при этом растворяется? Составьте электронные уравнения анодного и катодного процессов.

462.Цинковую и железную пластинки опустили в раствор сульфата меди. Составьте ионно-молекулярные уравнения реакций, происходящих на каждой из этих пластинок. Какие процессы будут проходить на пластинках, если наружные концы их соединить проводником?

463.Составьте электронные уравнения анодного и катодного процессов с кислородной и водородной деполяризацией при коррозии пары алюминий – железо. Какие продукты коррозии образуются в первом и во втором случаях?

464.Как протекает атмосферная коррозия железа, покрытого слоем никеля, если покрытие нарушено? Составьте электронные уравнения анодного и катодного процессов. Каков состав продуктов коррозии?

465.Составить схему и написать электронные уравнения процессов, протекающих при коррозии цинковой пластинки, соприкасающейся с хромовой и погруженной в водный раствор хлорида на-

трия и в раствор .

466. Составить схему и написать электронные уравнения процессов, протекающих при коррозии медной пластинки, соприкасающейся с серебряной, в нейтральной среде и в растворе .

110