
- •Утверждаю
- •1. Электрохимические системы. Химические источники тока. Коррозия металлов
- •1.1. Предмет электрохимии
- •1.2. Электродные потенциалы. Уравнение Нернста
- •1.3. Гальванические элементы и их роль в электрохимической коррозии металлов
- •1.4. Задачи для самостоятельной работы
- •Предлагаемые варианты задач
- •Задачи повышенной сложности
- •1.5. Лабораторная работа № 1 Коррозия и защита металлов
- •Опыт 1. Влияние образования гальванических элементов на коррозию металлов
- •Опыт 2. Коррозия железа в результате различного доступа кислорода
- •Опыт 3. Влияние хлорид - ионов на коррозию алюминия
- •Опыт 4. Коррозия луженого и оцинкованного железа
- •Стандартные потенциалы металлических, водородного и кислородного электродов (при парциальных давлениях водорода и кислорода 1 атм), измеренные относительно стандартного водородного электрода
- •2. Равновесная термодинамика. Химические и фазовые равновесия в одно- и многокомпонентных системах
- •2.1. Химический потенциал. Правило фаз
- •2.2. Фазовые равновесия в однокомпонентных системах
- •2.3. Фазовые равновесия в двухкомпонентных системах
- •2.3.1. Равновесие между жидкой и твердой фазой. Эвтектические смеси
- •2.3.2. Равновесие между жидкостью и паром. Азеотропные смеси. Законы Коновалова
- •2.4. Примеры решения задач и задачи для самостоятельной работы Примеры решения задач
- •Задачи для самостоятельной работы
- •3. Поверхностные явления. Адсорбция
- •3.1. Движущие силы адсорбции
- •3.2. Адсорбция на границе раздела жидкой и газообразной фаз. Поверхностно-активные вещества (пав)
- •3.3. Адсорбция на границе раздела твердой и жидкой (газообразной) фаз
- •3.3.1. Теория мономолекулярной адсорбции
- •3.3.2. Хроматография
- •3.3.3. Ионообменная адсорбция и хроматография
- •3.4. Примеры решения задач и задачи для самостоятельной работы Примеры решения задач
- •Задача для самостоятельной работы
- •3.5. Лабораторная работа № 2. Адсорбция уксусной кислоты из водного раствора на активированном угле
- •Реактивы и посуда
- •Методика выполнения работы
- •Расчеты и обработка результатов
- •4. Кинетика и катализ
- •4.1. Теория абсолютных скоростей химических реакций [4]
- •4.2. Кинетика каталитических реакций
- •4.3. Принцип линейных соотношений свободных энергий (лссэ)
- •4.4. Задачи для самостоятельной работы
- •5. Макрокинетика
- •Вопросы для подготовки к устному экзамену по курсу физической химии ( III семестр)
- •1. Химические источники тока. Коррозия металлов
- •2. Адсорбция и хроматография
- •3. Фазовые равновесия
- •5. Макрокинетика
- •Литература
Предлагаемые варианты задач
№ варианта |
№ задачи | |||
1 |
1 |
16 |
31 |
60 |
2 |
2 |
17 |
32 |
59 |
3 |
3 |
18 |
33 |
58 |
4 |
4 |
19 |
34 |
57 |
5 |
5 |
20 |
35 |
56 |
6 |
6 |
21 |
36 |
55 |
7 |
7 |
22 |
37 |
54 |
8 |
8 |
23 |
38 |
53 |
9 |
9 |
24 |
39 |
52 |
10 |
10 |
25 |
40 |
51 |
11 |
11 |
26 |
41 |
50 |
12 |
12 |
27 |
42 |
49 |
13 |
13 |
28 |
43 |
48 |
14 |
14 |
29 |
44 |
47 |
15 |
15 |
30 |
45 |
46 |
Задачи повышенной сложности
Гальванические элементы состоят из двух металлических электродов (М1 и М2 ) в растворах электролита. Если в таблице (в скобках) не указана концентрация потенциалопределяющих ионов (ионов металла, ионов водорода или значение рН раствора кислоты), то она принимается стандартной (1 моль/л), как и парциальное давление газа в водородном электроде (1 атм). Рассчитайте, при каких равновесных концентрациях ионов в анодном и катодном пространстве произойдет разрядка данного гальванического элемента?
№ задачи |
Электрод 1 |
Электрод 2 | ||
М1 |
Электролит в растворе |
М2 |
Электролит в растворе | |
1 |
Ni |
NiSO4 |
Sn |
SnCl2 |
2 |
Ag |
AgNO3 |
Hg |
HgCl2 |
3 |
Co |
CoCl2 |
Ni |
NiCl2 |
4 |
Fe |
FeSO4 |
Cd |
Cd(NO3)2 |
5 |
Zn |
ZnSO4 |
Cr |
Cr2(SO4)3 |
6 |
Cu |
CuSO4 (0.001 моль/л) |
Сu |
CuSO4 |
7 |
Ni |
NiSO4 (104 моль/л) |
Ni |
NiSO4 |
8 |
Pb |
Pb(NO3)2 |
Cu |
H2SO4 |
9 |
Ni |
NiSO4 |
Cu |
H2SO4 (pH=2.5) |
10 |
Sn |
SnCl2 |
Ag |
H2SO4 (pH=1) |
11 |
H2 (Pt) |
H2SO4 (pH=2) |
Cu |
H2SO4 |
12 |
H2 (Pt) |
H2SO4 (pH=3) |
Ag |
H2SO4 (pH=1) |
13 |
Н2 (Pt) |
NaOH (pH=14) |
Zn |
ZnSO4 |
14 |
H2 (Pt) |
NaOH (pH=14) |
Cr |
Cr2(SO4)3 |
15 |
H2 (Pt) |
KOH (pH=9) |
Fe |
FeSO4 |
1.5. Лабораторная работа № 1 Коррозия и защита металлов
Цель работы: изучение основных закономерностей электрохимической коррозии металлов и некоторых способов защиты от коррозии.
Опыт 1. Влияние образования гальванических элементов на коррозию металлов
1. В пробирку с 3-5 мл разбавленной серной кислоты поместите кусочек цинка. Отметьте интенсивность выделения водорода.
2. Прикоснитесь к цинку, находящемуся в пробирке с раствором H2SO4, медной палочкой. Отметьте изменение интенсивности выделения водорода при контакте цинка с медью. Укажите и объясните направление перехода электронов при контакте Zn / Cu. На каком металле происходит выделение водорода? Приведите схему работы образующегося гальванического элемента.
На основании проделанного опыта сделайте вывод о том, какой из металлов в паре подвергается коррозии и какое влияние на его коррозию оказывает контакт с другим, менее активным, металлом.
3. В две пробирки налейте примерно по 5 мл разбавленной серной кислоты и в одну из них добавьте 1-2 капли раствора CuSO4. В обе пробирки поместите по грануле цинка. Наблюдайте, как изменяется цвет поверхности куска цинка при помещении Zn в сложный электролит (H2SO4 + CuSO4) и в каком случае наблюдается наиболее интенсивное выделение водорода.
Сравнив окислительную активность ионов Cu2+ и Н+ в отношении цинка, объясните механизм образования микрогальванических элементов (напишите уравнение окислительно-восстановительной реакции, в результате которой они образуются).
Рассмотрите процессы в образовавшихся микрогальванических элементах (контакты Zn / Cu в растворе H2SO4): уравнения электродных реакций, направление движения электронов.
Результаты опыта оформите в виде таблицы и выводов.
Часть опыта |
1 |
2 |
3 |
Металлы |
Zn |
Zn / Cu |
Zn |
Электролиты в растворе |
H2SO4 |
H2SO4 |
H2SO4 + CuSO4 |
Наблюдаемые явления |
|
|
|
Ионно-электронные схемы процесса |
|
|
а) реакция образования микрогальванических элементов
б) процессы после их образования |