Главная страница Случайная страница
Разделы сайта
АвтомобилиАстрономияБиологияГеографияДом и садДругие языкиДругоеИнформатикаИсторияКультураЛитератураЛогикаМатематикаМедицинаМеталлургияМеханикаОбразованиеОхрана трудаПедагогикаПолитикаПравоПсихологияРелигияРиторикаСоциологияСпортСтроительствоТехнологияТуризмФизикаФилософияФинансыХимияЧерчениеЭкологияЭкономикаЭлектроника
Ni анод
|
|
Решение
1) ионный состав электролита:
 |
2) К–: К+ и А+: Cl‾
3) стандартные потенциалы электродных процессов
К–:
 |
А+:
4)Электродные процессы:
K–: К+ +ē → К │ 2
A+: 2Cl‾ → Cl2 + 2ē │ 1
2 К+ + 2Cl‾ → 2 К + Cl2
Umin = Е° Cl2 /Cl‾ – Е° К+/К =1.36 – (-2.925) = 4.285В
Данный электролиз можно использовать для получения калия и хлора
Рассмотрим электролиз Н2О на Pt -электродах
1) Ионный состав: Н2Ож ↔ Н+р + ОН–р рН = 7
2) и 3) распределяем ионы по электродам и рассчитываем Ер
K‾: Н+ Ер Н+/Н2 = -0, 059рН = -0, 414 В
А+: ОН‾ Ер О2/ОН- =1, 23 – 0, 059рН = 1, 23 – 0, 414 = 0, 816 В
4) Запишем электродные процессы
K‾: 2Н+ + 2 е → Н2 ↑ │ 2 (BН2 =100%)
А+: 4OH- → O2↑ + 2H2O + 4 e │ 1 (BО2 =100%)
4Н+ + 4OH- → 2Н2 ↑ + O2↑ + 2H2O
2Н2Ож ® 2Н2 ↑ + О2 ↑
Umin = ЕрО2/ОН- - Ер Н+/Н2 = 1, 23 В
Рассмотрим электролиз раствора Na2SO4 на Ni электродах
1) Ионный состав:
Na2SO4 → 2Na+ + SO42-
Н2О ↔ Н+ + ОН- рН = 7 (нет гидролиза)
Ni анод
2) распределяем ионы по электродам
K‾: Na+, Н+
A+: SO42-, ОН-, Ni анод
3) рассчитываем Ер и выписываем Е0
K‾: в первую очередь восстанавливаются наиболее сильные
окислители, потенциал которых наибольший
Е0Na+/ Na = - 2, 9 В ЕрН+/Н2 = -0, 059рН = -0, 41 В
ЕрН+/Н2 > Е0Na+/ Na на 2, 49 В
Þ восстанавливаться будет ион водорода Н+
A+: в первую очередь окисляются наиболее сильные
восстановители, потенциал которых наименьший
если разница потенциалов частиц в приэлектродном слое
меньше 1В, возможны оба процесса.
SO42- - не окисляется, ЕрО2/ОН¯ =1, 23-0, 059рН=0, 82 В
Е0Ni2+/ Ni = - 0, 025 В Þ ∆ E < 1 Þ два процесса
4)Запишем электродные процессы
K‾: 2Н+ + 2ē → Н2↑ (рН> 7) В Н2= 100%
A+: 4ОН- → О2 ↑ + 2Н2О + 4ē (рН< 7) BО2 ≠ 100%)
Ni0 → Ni2+ + 2ē
Пример. Sn / Ag
Определить возможность коррозии в щелочной среде
рН = 9 при контакте с кислородом. Написать уравнения коррозионных процессов.
Решение
1) 
B, 
B,
Þ А ‾ – Sn (металл анода будет окисляться)
К+ – Ag (металл катода не изменяется)
2) 
B
B
3) 
< 
< 
Возможна только кислородная деполяризация
A‾ : Sn → Sn2+ + 2 
│ 2
K +: O2 + 2H2O + 4 → 4OH– │
2Sn + O2 + 2H2O→ 2Sn2+ + 4OH–
Пример. Катодное покрытие Sn на Fe (луженое железо, из которого изготавливают многие изделия, включая пищевые емкости, консервные банки)
I - покрытие не нарушено
1) Е0 Sn2+/Sn = - 0, 136 B
2) при рН=7 Ер О2 /ОН‾ =1, 23 - 0, 414=0, 816 В
Ер Н+/Н2 = - 0, 414 В
3) Ер Н+/Н2 < Е0 Sn2+/Sn < Ер О2 /ОН‾
Коррозия только с поглощением кислорода
A‾ : Sn → Sn2+ + 2
K +: O2 + 2H2O + 4 → 4OH–
II - покрытие нарушено
1) Е0 Sn2+/Sn = - 0, 136 B E0 Fe2+/Fe = - 0, 440 B
Т.к. Е0 Sn2+/Sn > E0 Fe2+/Fe, то Sn – катод, а Fe – анод
2) при рН=7 Ер О2 /ОН‾ =1, 23 - 0, 414=0, 816 В
Ер Н+/Н2 = - 0, 414 В
3) E0 Fe2+/Fe < Ер Н+/Н2 < Ер О2 /ОН‾
Коррозия и с поглощением кислорода, и с выделением водорода
A‾ : Fe → Fe2+ + 2
K +: O2 + 2H2O + 4 → 4OH–
2H2O + 2 → H2 + 2OH–
Пример. Анодное покрытие для железа - цинк (оцинкованное железо)
I - покрытие не нарушено
1) Е0 Zn2+/Zn = - 0, 763 B
2) при рН=7 Ер О2 /ОН‾ =1, 23 - 0, 414=0, 816 В
Ер Н+/Н2 = - 0, 414 В
3) Е0 Zn2+/Zn < Ер Н+/Н2 < Ер О2 /ОН‾
Коррозия и с поглощением кислорода, и с выделением водорода
A‾ : Zn → Zn2+ + 2
K +: O2 + 2H2O + 4 → 4OH–
2H2O + 2 → H2 + 2OH–
II - покрытие нарушено
1)Е0 Zn2+/Zn = - 0, 763 B E0 Fe2+/Fe = - 0, 440 B
Т.к. E0 Fe2+/Fe > Е0 Zn2+/Zn, то Fe – катод, а Zn – анод
2) при рН=7 Ер О2 /ОН‾ =1, 23 - 0, 414=0, 816 В
Ер Н+/Н2 = - 0, 414 В
3) E0 Zn2+/Zn < Ер Н+/Н2 < Ер О2 /ОН‾
Коррозия и с поглощением кислорода, и с выделением водорода
A‾ : Zn → Zn2+ + 2
K +: O2 + 2H2O + 4 → 4OH–
2H2O + 2 → H2 + 2OH–
▲ Задача
Составьте уравнения процесса электролиза водного раствора Na2SO4 на Ni-электродах. Рассчитайте объемы газов (н.у.), которые образуются на электродах за 0, 2 часа при токе 5А и ВО2 = 90%. Покажите ход поляризационных кривых.
Решение. Ионный состав раствора:
Na2SO4 ж → 2Na+p + SO42-p
Н2Ож ↔ Н+р + ОН-р
нет гидролиза: рН = 7. Равновесные потенциалы возможных электродных процессов:
[- K]: Е0Na+/ Na = - 2, 9 В ЕН+/Н2 = -0, 059рН = -0, 41 В
[+A]: SO42- - не окисляется, ЕО2/ОН- =1, 23-0, 059рН=0, 82 В
Е0Ni2+/ Ni = - 0, 025 В Þ ∆ E < 1 Þ два процесса
[- K]: 2Н+ + 2 е → Н2↑ 100%
[+A]: Ni0 → Ni2+ + 2 e < 100%
4ОН- → О2 ↑ + 2Н2О + 4е < 100%
Ni покрывается пассивной плёнкой и его растворение прекращается.
По закону Фарадея:
|
|