1. Составьте схемы работающих гальванических элементов, используя предложенные электроды: Pb | Pb2+, Fe | Fe2+, Ag | Ag+. Напишите уравнения процессов, протекающих на аноде и катоде в данных элементах, уравнения токообразующих реакций. Рассчитайте значения электродных потенциалов при: С катодного электролита = 1 моль/л, С анодного электролита = 0,01 моль/л.

Рассчитайте значение электродвижущей силы гальванического элемента.

2. При прохождении через водный раствор нитрата трехвалентного металла тока силой 1,5 А в течение 0,5 час на катоде выделилось 1,071 г металла. Вычислите атомную массу металла. Приведите электродные процессы.

3. К какому типу покрытий относятся никель на меди и на стали? Какие процессы будут протекать при коррозии указанных пар (Ni-Cu; Ni-Fe): а) в кислой среде; б) в атмосфере влажного воздуха?

4. Какой процесс протекает на серебряном аноде при электролизе водного раствора серной кислоты:

а) −1ē→+ (= + 0,80 В); б) ++1ē→ (= + 0,80 В);

в) 2++2ē→2 (= 0,00 В)?

Ответ обосновать. На сколько уменьшится масса анода за 1 час пропускания тока силой 2 А?

5. Какие из металлов (Pt, Cu, Mn) могут быть окислены кислородом при 298 К, рН = 7 и стандартных состояниях всех веществ?

1. Стандартные потенциалы: \(E^\circ(\mathrm{Fe^{2+}/Fe})=-0{,}44\ \text{В}\), \(E^\circ(\mathrm{Pb^{2+}/Pb})=-0{,}13\ \text{В}\), \(E^\circ(\mathrm{Ag^+/Ag})=+0{,}80\ \text{В}\). При концентрации ионов у анода \(0{,}01\ \text{моль/л}\) потенциал двухвалентного электрода уменьшается на \(0{,}059\ \text{В}\).

• \(\mathrm{Fe|Fe^{2+}(0{,}01)\ ||\ Pb^{2+}(1)|Pb}\). Анод: \(\mathrm{Fe\rightarrow Fe^{2+}+2e^-}\). Катод: \(\mathrm{Pb^{2+}+2e^-\rightarrow Pb}\). Общая реакция: \(\mathrm{Fe+Pb^{2+}\rightarrow Fe^{2+}+Pb}\). \(E=-0{,}13-(-0{,}499)\approx0{,}37\ \text{В}\).
• \(\mathrm{Pb|Pb^{2+}(0{,}01)\ ||\ Ag^+(1)|Ag}\). Анод: \(\mathrm{Pb\rightarrow Pb^{2+}+2e^-}\). Катод: \(\mathrm{2Ag^++2e^-\rightarrow2Ag}\). Общая реакция: \(\mathrm{Pb+2Ag^+\rightarrow Pb^{2+}+2Ag}\). \(E=0{,}80-(-0{,}189)\approx0{,}99\ \text{В}\).
• \(\mathrm{Fe|Fe^{2+}(0{,}01)\ ||\ Ag^+(1)|Ag}\). Анод: \(\mathrm{Fe\rightarrow Fe^{2+}+2e^-}\). Катод: \(\mathrm{2Ag^++2e^-\rightarrow2Ag}\). Общая реакция: \(\mathrm{Fe+2Ag^+\rightarrow Fe^{2+}+2Ag}\). \(E=0{,}80-(-0{,}499)\approx1{,}30\ \text{В}\).

2. \(t=0{,}5\ \text{ч}=1800\ \text{с}\), \(z=3\). Тогда \(M=\frac{mzF}{It}=\frac{1{,}071\cdot3\cdot96500}{1{,}5\cdot1800}\approx114{,}9\ \text{г/моль}\). Это индий. На катоде: \(\mathrm{In^{3+}+3e^-\rightarrow In}\). При инертном аноде: \(\mathrm{2H_2O\rightarrow O_2+4H^++4e^-}\).

3. Никель на меди — анодное покрытие, никель на стали — катодное покрытие.

4. На серебряном аноде идёт процесс а): \(\mathrm{Ag-e^-\rightarrow Ag^+}\). Серебро окисляется легче воды, поэтому анод растворяется. \(m=\frac{MIt}{F}=\frac{107{,}9\cdot2\cdot3600}{96500}\approx8{,}05\ \text{г}\). Масса анода уменьшится примерно на \(8{,}05\ \text{г}\).

5. Кислород при \(298\ \text{К}\) и \(\mathrm{pH}=7\) может окислять медь и марганец: \(\mathrm{Cu}\) и \(\mathrm{Mn}\). Платина не окисляется, так как является очень малоактивным металлом.

0 0 Пожаловаться