Учеба и наука

• Всего ответов: 2


Евгений
19-й в Учебе и науке
4.9 68 отзывов
Здраствуйте, заходите ко мне в чат, договоримся. Если работу необходимо выполнить на украинском языке, то без проблем. Сегодня буду практически весь день возле компьютера. Евгений.
май 11, 2009 г.

Евгений
19-й в Учебе и науке
4.9 68 отзывов
1. Електроліз полягає в електрохімічних процесах окиснення та відновлення на електродах. При електролізі позитивно заряджені йони (катіони) рухаються до катода, на якому електрохімічно відновлюються. Негативно заряджені йони (аніони) рухаються до анода, де електрохімічно окислюються. В результаті електролізу на електродах виділяються речовини в кількостях, пропорційних кількості пропущеного струму. електроліз застосовується для одержання багатьох речовин (металів, водню, хлору та ін.), при гальваностегії (нанесенні металічних покриттів), гальванопластиці (відтворенні форми предметів), а також у хімічному аналізі (полярографія). При електролізі водних розчинів необхідно пам’ятати, що крім іонів єлектроліта у водному розчині є й іони H+ і OH- - продукти дисоціації води. В електричному полі іони H+ зміщуються до катоду, а іони OH- до аноду. Таким чином біля аноду можуть розряджатися як аніони електроліту, так і гідроксид-іони. Крім того молекули води також можуть електрохімічно окислюватись або відновлюватись. Із можливих процесів буде йти той, для якого необхідно затратити мінімальну енергію. Відмінність електролізу розплавів – відсутність розчинника як такого, в реакцію вступають іони розплаву. 2. Проаналізуємо та запишемо всі теоретично можливі процеси, які можуть протікати у водному розчині суміші даних солей. Катод – електрод, на якому відбуваються процеси відновлення і теоретично можливі реакції такі: Катод: Sn2+ + 2e → Sn Cd2+ + 2e → Cd 2H2O + 2e → H2↑ + 2OH- Анод – електрод, на якому відбуваються процеси окислення. Теоретично можливі реакції: Анод: 4Cl- - 4e → 2Cl2↑ 2H2O – 4e → O2↑ + 4H+ 3. Знайдемо теоретичні стандартні потенціали напівреакцій. Катод: E0Sn2+/Sn = - 0,136 В E0Cd2+/Cd = - 0,403 В E02H2O/H2+2OH = - 0,059 pH = - 0,059*7 = - 0,413 В Анод: E02Cl-/Cl2 = 1,358 В E02H2O/O2+4H+ = 1,229 – 0,059 pH = 1,229 – 0,059*7 = 0,816 В В нейтральному насиченому розчині хлоридів повинен виділяться кисень (зрівняй потенціали), але це відбувається при малих густинах току. Причина виділення хлору, а не кисню – перенапруга виділенню кисню на аноді, тому в реальному технологічному процесі відбувається виділення хлору. ESn2+/Sn = E02Cl-/Cl2 - E0Sn2+/Sn = 1,358 + 0,136 = 1,494 В ECd2+/Cd = E02Cl-/Cl2 - E0Cd2+/Cd = 1,358 + 0,403 = 1,761 В 4. Як видно із розрахунків на катоді спочатку буде виділятись олово, потім кадмій і тільки потім водень. На аноді буде виділяться хлор, і тільки при малій концентрації хлору почне виділяться кисень. 5. Виділення металів буде відбуватися на катоді. Знайдемо електрохімічний еквівалент олова: kSn = (νSn*MSn)/(n*F) = (1*118,7)/(2*26,8) = 2,21 г/(А*год) де: νSn – кількість речовини олова, моль; MSn – молярна маса олова, г/моль; n – кількість електронів, які приймаю участь у реакції; F – число Фарадея. Маса олова яка осіла на катоді дорівнює: mSn = kSn*I*τ = 2,21*2,7*1,2 = 7,16 г де: I – сила струму, який пройшов через електролізер, А; τ – час електролізу, год. Знайдемо електрохімічний еквівалент кадмію: kCd = (νCd*MCd)/(n*F) = (1*112,4)/(2*26,8) = 2,1 г/(А*год) де: νCd – кількість речовини кадмію, моль; MCd – молярна маса кадмію, г/моль; n – кількість електронів, які приймаю участь у реакції; F – число Фарадея. Маса кадмію яка осіла на катоді дорівнює: mCd = kCd*I*τ = 2,1*2,7*1,2 = 6,80 г де: I – сила струму, який пройшов через електролізер, А; τ – час електролізу, год. Розрахунок зроблено на підставі закону Фарадея – кількість речовини, яка окислюється на аноді, або відновлюється на катоді пропорціональна кількості електрики, яка пройшла через електроліт. 6. Об’ємний електрохімічний еквівалент хлору дорівнює: kVCl2 = (νCl2*22,4)/(n*F) = (1*22,4)/(2*26,8) = 0,418 л/(А*год) де: νCl2 – кількість речовини хлору, моль; 22,4 – молярний об’єм газу при н. у., л/моль. Об’єм хлору дорівнює: VCl2 = kVCl2*I*τ = 0,418*2,7*1,2 = 1,354 л Маса хлору який виділився дорівнює: mCl2 = (VCl2/22,4)*MCl2 = (1,354/22,4)*71 = 4,29 г де: MCl2 - молярна маса хлору, моль/л. 7. Якщо вугільний електрод замінити на кадмієвий, то анод стане розчинним и відбуватиметься реакція: Анод: Cd – 2e → Cd2+ 8. Корозія металів - процес хімічного руйнування металів і сплавів при їх взаємодії з зовнішнім середовищем: повітрям, водою, розчинами електролітів тощо. Розрізняють два види корозії: хімічну і електрохімічну. Хімічна корозія відбувається в середовищах, які не проводять електричного струму. Вона обумовлюється дією на метали неелектролітів (спирту, бензину, мінеральних масел тощо) і сухих газів (кисню, оксидів азоту, хлору, хлороводню, сірководню і ін.) при високій температурі (так звана газова корозія). У результаті взаємодії металів із зовнішнім середовищем їх поверхня вкривається тонким шаром (плівкою) різних хімічних сполук (продуктів корозії): оксидів, хлоридів, сульфідів і т. д. Інколи цей шар такий щільний, що крізь нього не може проникати агресивне середовище. В таких випадках з часом швидкість корозії зменшується, а то й зовсім припиняється. Наприклад, алюміній в атмосфері повітря кородує значно повільніше від заліза, хоч за своїми хімічними властивостями він активніший від заліза. Це пояснюється тим, що поверхня алюмінію вкривається суцільною, досить щільною і міцною оксидною плівкою, яка ізолює метал від доступу кисню, а оксидна плівка заліза, навпаки, є крихкою і ламкою, містить багато пор і тріщин, через що кисень повітря крізь неї легко проникає до поверхні заліза, і тим обумовлюється безперервне його руйнування. Електрохімічна корозія більш поширена і завдає значно більшої шкоди, ніж хімічна. Вона виникає при контакті двох металів у середовищі водних розчинів електролітів. На відміну від хімічної електрохімічна корозія супроводжується переміщенням валентних електронів з одної ділянки металу на іншу, тобто виникненням місцевих електричних струмів внаслідок утворення на кородуючій поверхні так званих гальванічних пар. 9. Схема корозійного гальванічного елемента у збагаченому киснем нейтральному середовищі: A – Cd |H2O/O2| + Sn K Схема корозійного гальванічного елемента у нейтральному середовищі: A – Cd |H2O/H+| + Sn K 10. Рівняння реакцій корозії в нейтральному середовищі збагаченому киснем: Катод: 2H2O + O2 + 4e → 4OH- Анод: 2Cd – 4e → 2Cd2+ 2Cd + 2H2O + O2 = 2Cd(OH)2↓ Продукт корозії – гідроксид кадмію. Рівняння реакцій корозії в кислому середовищі: Катод: 2H+ + 2e → H2↑ Анод: Cd – 2e → Cd2+ 2H+ + Cd = Cd2+ + H2↑ Продукт корозії – сіль кадмію і водень.
май 13, 2009 г.
Ответ понравился автору
Лучший ответ по мнению автора

Похожие вопросы