Общая химия. Теория и задачи под ред. Н. В. Коровина и Н. В. Кулешова (1154110), страница 65
Текст из файла (страница 65)
При расчетепримите коэффициент диффузии равным 3,3×10–10 м2/с,толщину диффузного слоя — 100 мкм, активность ионовСu2+ в растворе — 0,25 моль/л. Какова масса меди, растворенной за 1 ч электролиза?419ГЛАВА 7. ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ7.70. Ионы цинка из сточных вод можно удалить ихкатодным восстановлением:Zn2+ + 2е ® Zn.Рассчитайте максимальную скорость выделения цинка из водного раствора ZnSО4 с концентрацией ионов Zn2+,равной 0,1 моль/л, считая при 25°С поляризацию электродов чисто концентрационной, коэффициент диффузии, равным 2,8×10–10 м2/с, толщину диффузного слоя — 100 мкм.Каково значение потенциала катода при плотности тока10 А/м2?МНОГОВАРИАНТНЫЕ ЗАДАЧИ7.1.
Для данного гальванического элемента (табл. 7.1):1) определите анод и катод;2) составьте уравнения процессов, протекающих нааноде и катоде в работающем гальваническом элементе;запишите уравнение токообразующей реакции;123456789566789958999969682988691 2 3 4 5 6 2 7897996968298869123456728239288249282212282492882492822424526728228824928221228249288249282222829288249282212282492882282223452672823928823824526721234526728292882492822 228249288282456724 228292882!49282!222824928823282452672412282492882!49282!22282492882!49282!2442282928823928234526722452672823282!49282!242"282"92882#282#45267222829288249282242!282!49288232824526721 245267282928824928224 2$282$92882328245267211245267282288249282242282492882%9282%2142&'45267282&'288249282242"282"92882928234526721228249288249282242"282"928823282452672123452(728239288228245267242!282!4928824928221 2)45267282)2882#282452672 22824928823282452672420ОБЩАЯ ХИМИЯ.
ТЕОРИЯ И ЗАДАЧИ3) покажите ход поляризационных кривых и объясните причину изменения значений равновесных электродных потенциалов анодного и катодного процессов при прохождении тока;4) рассчитайте стандартное изменение энергии Гиббсапри протекании токообразующей реакции при 298 К истандартную электродвижущую силу ЭДС (двумя способами);5) предложите меры по увеличению напряжения.7.2. Для водного раствора данного электролита (табл.7.2):1) определите его ионный состав и составьте уравнения предполагаемых процессов на заданных электродахпри электролизе, с учетом значения катодного выходаметалла по току ВМ;2) определите потенциалы предполагаемых процессови рассчитайте теоретическое напряжение разложения пристандартных условиях и 298 К для электролиза на заданных электродах;3) покажите приблизительный ход поляризационныхкривых при электролизе;4) рассчитайте массу или объем веществ, которые выделятся на катоде и аноде, если электролиз вести при силетока, равной I A, в течение t часов;5) определите, как будет меняться реакция среды уанода и катода в процессе электролиза;6) определите, как изменится анодный процесс, еслиматериал анода заменить на другой, указанный в таблице;7) предложите условия, при которых возможно уменьшение напряжения в работающем электролизере.849345672 2'5(72,5(72,5(723 21234/ 21234/ 2585(72(&2'(&2<87 2'4285672969122&2722/202#2"212112121&21725+9269%97925+92)*9%9+925+926%5+!925+92$%5+92399 !92-.9+92-.9+92)*9%9+92399 !928992566789845792#202"2""2#212"#212"2"2"2"#2127345949491912122&2/2212212/221221294919 912345678956678995899&2212222212121222228 !9199$%2)*9%>2=*295*:2:+;2399 5269%975269%97522$%2$%222$%22"89644#496459123 45 6 27897ГЛАВА 7.
ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ4216*1< 36583459 3= 1>583?3= 6583 1>583?3 6783(303%393;55932331:6583834658336*6783)*1 8!2 31%393)*678310346583)*67831(31 !2 3 !3133456783123139856821234564784278#378#393939393937/##34"#378#33+#3+#3+#34"#39344772852$ 3$13$%3$%03$%2313$(3$%3$%3$03$%3$3$03$(3$%33228212383313$23132313833123132313323642842122233$2393$23132331$2393132331323235212293,-"3-#6334"3733#3783,-"3-#639393,-"3-#633#393,-"3.#/3&'3348564273247421 2 3 4 3 5 6 7 8 9 7 5422ОБЩАЯ ХИМИЯ.
ТЕОРИЯ И ЗАДАЧИГЛАВА 7. ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ423ОТВЕТЫ НА ЗАДАЧИДЛЯ САМОСТОЯТЕЛЬНОГО РЕШЕНИЯК ГЛАВЕ 77.1. (2), (3). 7.3. (–89) кДж. 7.6. 0,4 мольэкв. 7.7. 7,84 л.7.10. 1,51 В.7.11. 0,807 В.7.8. 90%.7.9. 10–4 моль/л.7.12. 0,266 В. 7.13. (–0,817) B.
7.14. 0,118. 7.15. 1,86 B.7.16. 0,686 B. 7.17. 0,3 B; 0,0295. 7.20. 10107; 610,23 кДж.7.21. 1,04 В; 10140. 7.22. 2,15 B. 7.23. 0,0295 B. 7.24. 0,732 B.7.25. 205,45 кДж. 7.26. 10–2 моль/л. 7.27. 2,4 г. 7.28. 1,41 В;0,57 B. 7.32. 0,13 B. 7.33.
64 г. 7.36. 1,126 В. 7.37. 2 А. 7.38. Увеличится на 0,25 моль. 7.39. 112,2 г. 7.40. 0,1 А; 2,8×10–3 г Н2О;90%. 7.41. Ag — 1, H2 — 1/2, Cu — 1/2 моль. 7.42. Н2 — 11,2 л,О2 — 5,6 л. 7.43. а) Уменьшится на 8 мольэкв; б) увеличится на2 мольэкв. 7.44. а) 5,36 ч; б) 107,2 ч. 7.45. 67%. 7.46. 39,6 кг.7.47. 3,23×104 Вт×ч.7.48. 83,2%.7.49. 0,09 мольэкв.7.50. а) 7,9×105 А, 3,32×105 л; б) 3,6 А, 152 л. 7.51.
1,09 A;0,55 Вт×ч. 7.52. 4,5 мин. 7.53. 11,6 ч. 7.54. 0,85 В. 7.55. 2,09 л.7.56. 53,6 А×ч; 79,33 Вт×ч; 0,43 Вт×ч/г. 7.57. 0,104 л; 4F;131,9 Вт×ч. 7.58. 10,74; 1,56 B. 7.59. 1,24 B; 99,26 ч.7.60. 0,066 В. 7.61. 0,15 г/см3. 7.62. 1027; 10 мольэкв; да.7.63. 1015; 43,93 г. 7.64. 0,08 моль/л. 7.65. 0,74 ч. 7.66. 6,1×10–4моль/л. 7.67. 27 г; 13,2 мкм. 7.68. 58,5 мкм.
7.69. 0,0009 В;0,338 В; 11,9 г. 7.70. 54 A/м2; (–0,789) B.ГЛАВА 8КОРРОЗИЯ И ЗАЩИТАМЕТАЛЛОВ8.1.ОПРЕДЕЛЕНИЕ И КЛАССИФИКАЦИЯКОРРОЗИОННЫХ ПРОЦЕССОВКоррозия — это разрушение металла в результате его физикохимического взаимодействия с окружающей средой.При этом металлы окисляются и образуются продукты,состав которых зависит от условий коррозии.Разрушение, происходящее по физическим причинам,не называется коррозией, а известно как эрозия, истирание или износ. В некоторых случаях химическое взаимодействие сопровождается физическим разрушением иназывается коррозионной эрозией или коррозионным износом. Коррозия — самопроизвольный процесс и соответственно протекает с уменьшением энергии Гиббса системы. Энергия коррозионного разрушения металлов выделяется в виде теплоты и рассеивается в окружающемпространстве.
Коррозия приводит к большим потерям врезультате разрушения трубопроводов, цистерн, металлических частей машин, корпусов судов, морских сооружений и т. п. Безвозвратные потери металлов от коррозиисоставляют 15% от ежегодного их выпуска. Однако вомногих случаях косвенные убытки от коррозии могут значительно превышать прямые потери за счет растворенияметалла. Замена прокорродировавшего котла или конденсатора на большой теплоэлектростанции может нанестиэнергосистеме существенный ущерб. Кроме того, к убыткам от коррозии можно отнести также стоимость потерянГЛАВА 8. КОРРОЗИЯ И ЗАЩИТА МЕТАЛЛОВ425ного продукта, например масла, газа, воды из системы спрокорродированными трубами или антифриза через прокорродировавший радиатор. Выброс природного газа идругих пожаро и взрывоопасных веществ через отверстия,образованные вследствие коррозии, может привести к пожарам и даже к мощным взрывам с огромными материальными потерями и даже с человеческими жертвами.В целом потери народного хозяйства от коррозии исчисляются миллиардами рублей ежегодно.
Цель борьбы скоррозией — сохранение ресурсов металлов, мировые запасы которых ограничены. Изучение коррозии и разработка методов защиты металлов от нее представляют теоретический интерес и имеют большое народнохозяйственное значение.По механизму протекания коррозионного процесса,зависящему от характера внешней среды, с которой взаимодействует металл, различают химическую и электрохимическую коррозии. При этом электрохимическая коррозия является преобладающей.Химическая коррозия характерна для сред, не проводящих электрический ток. При химической коррозии происходит прямое гетерогенное взаимодействие металла сокислителем окружающей среды.По условиям протекания коррозионного процесса можно выделить:· газовую коррозию — в газах и парах без конденсациивлаги на поверхности металла, обычно при высокихтемпературах;· коррозию в неэлектролитах — агрессивных органических жидкостях, таких как сернистая нефть и др.;· коррозию за счет продуктов сгорания топлива.Электрохимическая коррозия характерна для сред,имеющих ионную проводимость.
При электрохимическойкоррозии процесс взаимодействия металла с окислителемвключает анодное растворение металла и катодное восстановление окислителя.Электрохимическая коррозия может протекать:· в электролитах — в водных растворах солей, кислот,щелочей, в морской воде;426ОБЩАЯ ХИМИЯ. ТЕОРИЯ И ЗАДАЧИ· в атмосфере любого влажного газа;· в почве.Особым видом электрохимической коррозии следуетсчитать коррозию за счет внешнего электрического тока.В качестве примеров подобного вида разрушений можнопривести коррозию трубопроводов с токопроводящимижидкостями, нерастворимых анодов в электрохимическихваннах, подземных металлических сооружений.Несмотря на то что механизм протекания коррозионного процесса в разных условиях различен, по характеруразрушения поверхности металла коррозию можно разделить на равномерную и местную.Равномерная, или общая, коррозия распределяетсяболее или менее равномерно по всей поверхности металла, в то время как местная коррозия сосредоточена на отдельных участках и проявляется в виде точек, язв илипятен.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
