Химия (стр. 16 )

3.  Сколько времени следует пропускать ток силой 3 А через раствор NaCl, чтобы получить газообразные вещества в количестве 1 моль? Электроды платиновые, условия нормальные. Составьте схему электролиза.

4.  Какой силы ток необходимо пропускать через раствор сульфата никеля (II) в течение 10 часов, чтобы на катоде выделилось 47 г никеля? Составьте схему электролиза раствора сульфата никеля на электродах из графита.

5.  Составьте схему электролиза раствора СuSO4 (электроды инертные). Какие вещества и в каком количестве будут выделяться на катоде и аноде, если пропускать ток силой 7А в течение 4 часов (н. у.)?

6.  Составьте схему электролиза раствора хлорида лития (электроды инертные). На сколько уменьшится масса хлорида лития, если на аноде выделилось 67,2 дм3 хлора (н. у.)?

7.  Ток силой 6 А пропускали чрез водный раствор серной кислоты в течение 1,5 часов. Вычислите массу разложившейся воды и объем выделившихся газов (н. у.). Составьте схему электролиза раствора серной кислоты (электроды графитовые).

8.  Составьте схему электролиза раствора нитрата серебра. Сколько времени необходимо пропускать ток силой 6 А, если масса выделившегося серебра равна 12 г (электроды инертные)?

9.  Составьте схему электролиза водного раствора SnCl2 (электроды инертные). Найти объем выделившегося на аноде газа (н. у.), если масса катода увеличилась на 23,7 г.

10. Составьте схему электролиза раствора гидроксида калия (инертные электроды). Какие вещества и в каком количестве будут выделяться на электродах (н. у.), если пропускать ток силой 6 А в течение 30 минут?

11. Составьте схему электролиза хлорида кальция. Какие вещества и в каком количестве образуется в растворе, если пропускать ток силой 10А в течение 2 часов? Анод инертный.

12. Составьте схему электролиза для получения металлической меди. В течение какого времени необходимо пропускать ток силой 25 А, чтобы выделилось 10 г меди?

13. Составьте схему электролиза водного раствора сульфата натрия электроды угольные). Сколько времени потребуется для разложения 2 молей воды током 2 А? Чему равен объем выделившихся газов (н. у.)?

14. Составьте схему электролиза водного раствора хлорида меди (II) (анод инертный). На сколько измениться масса катода, если через электролит пропускать ток силой 10А в течение 100 минут?

15. Какое количество хлорида кальция разложится при электролизе раствора этой соли, если на аноде выделяется 67,2 г хлора? Составьте схему электролиза.

16. При электролизе раствора NaOH получено 280 дм3 (н. у.) кислорода. Составьте схему электролиза, Определите массу вещества (какого?), разложившегося при электролизе.

17. При полном электролизе раствора хлорида натрия (w = 14,6%, r = 1,12 г/ см3) получено 125 г NaOH. Составьте схему электролиза, определите какой объем раствора NaCl был израсходован?

18. В воде растворили 10 г КОН, содержащего примеси КCl, и раствор подвергли электролизу, получив при этом 224 см3 (н. у.) хлора. Составьте схему электролиза, найдите массовую долю примесей в гидроксиде калия.

19. Хлор, полученный при полном электролизе 250 г раствора NaCl, пропустили через избыток раствора KI и получили 6,35 г йода. Составьте схему электролиза, найдите массовую долю NaCl в исходном растворе.

20. Сколько граммов меди выделится на катоде при электролизе водного раствора хлорида меди, если пропускать ток силою 5 А в течение часа? Составьте схему электролиза.

21. При пропускании электрического тока в течение 10 мин через раствор соли серебра на катоде выделилось 0,1 моль серебра. Составьте схему электролиза, вычислите силу тока.

22. При прохождении электрического тока силою 3 А в течение 25 мин через раствор нитрата серебра на электроде (каком?) выделилось 4,8 г серебра. Составьте схему электролиза, рассчитайте выход продукта в процентах от теоретического.

23. Рассчитайте ток при электролизе раствора в течение 1 ч 40 мин 25 с, если на катоде выделилось 1,4 дм3 водорода, измеренного при н. у. Составьте схему электролиза.

24. При пропускании тока 2 А в течение 1 ч 14 мин 24 с через водный раствор хлорида металла (II) на одном из графитовых электродов выделился металл массой 2,94 г. Чему равна атомная масса металла, если выход по току 100 %, и что это за металл? Составьте схему электролиза. Напишите уравнения реакций, протекающих на электродах.

25. Через раствор сульфата кадмия пропущено 25 А×ч электричества. При этом на катоде выделился кадмий массой 42,5 г. Составьте схему электролиза и напишите уравнения реакций, протекающих на электродах, рассчитайте выход по току кадмия.

26. Через раствор сульфата металла (II) пропустили 40 Кл электричества. При этом на катоде выделился металл массой 0,196 г. Выход металла по току на катоде 80 %. Составьте схему электролиза. Определите металл и составьте уравнения реакций, протекающих на электродах: для графитовых электродов; для металлических электродов.

27. Через раствор сульфата железа (II) пропускали ток 13,4 А в течение 1 ч. Определите массу железа, которая выделилась на катоде, если выход по току был равен 70 %. Составьте схему электролиза и напишите уравнения реакций, протекающих на электродах.

28. При электролизе сульфата натрия получили при н. у. Н2 объемом 44,8. Напишите уравнения реакций, протекающих на нерастворимых аноде и катоде, и рассчитайте, сколько времени протекал электролиз, если ток был 100 А. Составьте схему электролиза

29. При электролизе раствора сульфата меди на аноде выделился кислород объемом 560 см3, измеренный при н. у. Составьте схему электролиза, рассчитайте сколько граммов меди выделилось на катоде?

30. Напишите уравнения реакций, протекающих на нерастворимых электродах при электролизе водного раствора КОН. Составьте схему электролиза. Какие вещества и в каком объеме можно получить при н. у., если пропустить ток 13,4 А в течение 2 ч?

КОРРОЗИЯ МЕТАЛЛОВ. ЗАЩИТА ОТ КОРРОЗИИ

Коррозия – самопроизвольный процесс разрушения металлов под влиянием внешней среды.

Причиной коррозии является более низкая термодинамическая стабильность металлов, чем их соединений (оксидов, гидроксидов, солей). Как и все самопроизвольные процессы, коррозия протекает с уменьшением энергии Гиббса системы. Химическая энергия реакции коррозийного разрушения металлов выделяется в виде теплоты и рассеивается в пространстве.

По механизму протекания коррозийного процесса различают химическую коррозию и электрохимическую коррозию.

Химическая коррозия характерна для сред, не проводящих электрический ток. По условиям протекания коррозийного процесса различают:

а) газовую коррозию - в газах, парах без конденсации влаги на поверхности металла (обычно при высоких температурах);

б) жидкостную коррозию - в растворах неэлектролитов (агрессивных органических жидкостях).

Разрушение металлов при соприкосновении с электролитом с возникновением в системе электрического тока называется электрохимической коррозией.

Электрохимическая коррозия в основном характерна для сред, имеющих ионную проводимость:

а) в водных растворах солей, кислот, щелочей, морской воде;

б) в атмосфере любого влажного газа;

в) в почве.

Радиоэлектронная аппаратура чаще всего подвержена воздействию атмосферы, содержащей влагу, следовательно, электрохимической коррозии. Роль электролита в таких условиях играет водная пленка на поверхности металла, в которой часто растворены электропроводящие примеси. Как и в гальванических элементах, при электрохимической коррозии процесс взаимодействия металла с окислителем (кислород атмосферы, ионы Н+, Fe3+, NO2–, NO3–) включает анодное растворение металла, катодное восстановление окислителя, движение электронов в металле и ионов в растворе.

При контакте металла с другим менее активным металлом в кислой среде, например, железа с медью в соляной кислоте, возникает гальванический элемент:

(-) Fe | HCl | Cu (+).

Железо окисляется, отдавая электроны атомам меди, а на атомах меди восстанавливаются ионы водорода:

К: Fe – 2е = Fe2+

А: 2Н+ + 2 е- = Н2

2Н3О+ + 2е = Н2 + Н2О

Затем ионы OН– соединяются с перешедшими в раствор ионами Fe2+

Fe2+ +2OH– = Fe(OH)2

4Fe(OH)2 + 2H2O + O2 = 4Fe(OH)3.

Гидроксид железа (III) частично отщепляет воду и образует соединение, отвечающее по составу бурой ржавчине.

При соприкосновении металла с электролитом на его поверхности возникает множество микрогальванических элементов. Причиной их образования является наличие примесей у металлов и пленок на поверхности, неоднородность по химическому и фазовому составу сплавов. В таких микрогальванопарах анодами являются частицы металла, а катодами – загрязнения, примеси и вообще металлы, имеющие положительный потенциал. В микрогальваническом элементе на аноде протекает процесс окисления металлов, а на катоде может наблюдаться ионизация кислорода или восстановление водорода.

Если коррозия протекает в кислой среде, то на катоде восстанавливается водород. Этот процесс называется коррозией с водородной деполяризацией. В наиболее простом случае она может быть представлена уравнениями:

А: Ме – 2е = Ме2+

К: 2Н++2е = Н2

2Н3О+ + 2е = Н2 + Н2О

Если окислителем является кислород, то коррозия протекает с поглощением кислорода или с кислородной деполяризацией и выражается уравнением:

А: Ме – 2е=Ме2+

К: О2+2Н2О + 4е = 4ОН– при рН ≥ 7 или

О2 + 4Н+ + 4е = 2Н2О при рН < 7.

Коррозия как самостоятельный процесс протекает, если энергия Гиббса реакции AG имеет отрицательные значения. А так как «свободная» энергия реакции непосредственно связана с э. д.с. элемента зависимостью:

то возможность протекания коррозии можно установить по знаку э. д.с. образующегося элемента. Коррозия возможна, если Е > 0, а так как э. д.с. определяется как разность потенциалов окислителя и восстановителя: Е = j к – j а, то это возможно, когда j к > j а

На скорость и характер коррозийных процессов оказывает влияние как природа металла, так и характер коррозийной среды.

Окислители играют двойную роль в коррозийных процессах. С одной стороны, они могут восстанавливаться и этим ускорять коррозию металлов, а с другой стороны - вызывать пассивирование металлов с образованием оксидных или других защитных слоев, которые тормозят процесс коррозии.