Question

1. Составить схему гальванического элемента, состоящего из медной и никелевой пластин, опущенных соответственно в 0,2 М и 0,5 М растворы их солей. Написать ионные уравнения реакций и уравнения электродных процессов. Вычислить ЭДС гальванического элемента 2. Термодинамическими расчетами подтвердите возможность или невозможность электрохимической коррозии хрома при стандартных условиях по реакции, предварительно уравняв ее: Cr + O2 + Н2О → Сr(ОН)2. Рассчитайте ЭДС коррозионного гальванического элемента. Приведите уравнения анодной и катодной реакций и схему гальванического элемента 3. Почему коррозионные разрушения металлов в водопроводной воде протекают в во много раз быстрее, чем в дистиллированной? Приведите схему коррозионного разрушения цинка в нейтральной среде. Как повлияет на скорость коррозии добавление ортофосфата натрия в нейтральную среду? Рассчитайте ЭДС и G° коррозионного процесса. 4. Как повлияет на скорость коррозии железа добавление в коррозионную среду нитрита калия? Дайте мотивированный ответ: ионно-электронные уравнения, электродные процессы, расчет ЭДС и G°, схема гальванического элемента. 5. Никель находится в контакте с оловом. Какой из металлов и почему будет корродировать, если эти металлы попадут в раствор с рН= 2? Составьте схему гальванического элемента и напишите электродные реакции. Рассчитайте ЭДС и G° процесса. 6. В раствор хлороводородной (соляной) кислоты поместили цинковую пластинку и цинковую пластинку, частично покрытую медью. В каком случае процесс коррозии цинка происходит интенсивнее? Ответ мотивируйте, составив электронные уравнения соответствующих процессов. 7. Серебряную и цинковую пластинки опустили в раствор сульфата меди. Составьте электронные и ионно-молекулярные уравнения реакций, происходящих на этих пластинках. Какие процессы будут проходить на пластинках, если наружные концы их соединить проводником? 8. Приведите электронную и электронно-графическую формулы атома марганца, его валентности в нормальном и возбужденном состояниях, реакции взаимодействия с концентрированной и разбавленной азотной и серной кислотами, коррозионную устойчивость в различных средах.

Answer 1

Здесь ответы на все задания. Некоторые решения, скажем так, сомнительные.  

Answer 2

1. Гальванический элемент с медной и никелевой пластинами

Схема гальванического элемента, состоящего из медной и никелевой пластин, опущенных в 0,2 М и 0,5 М растворы их солей, выглядит следующим образом:

Медная пластина (Cu) | 0,2 М CuSO4 || 0,5 М NiSO4 | Никелевая пластина (Ni)

Ионные уравнения реакций на аноде и катоде:

Анод (окисление на медной пластине): ``` Cu(s) -> Cu2+(aq) + 2e- ```

Катод (восстановление на никелевой пластине): ``` Ni2+(aq) + 2e- -> Ni(s) ```

Уравнения электродных процессов:

Анод (окисление на медной пластине): ``` Cu(s) -> Cu2+(aq) + 2e- ```

Катод (восстановление на никелевой пластине): ``` Ni2+(aq) + 2e- -> Ni(s) ```

ЭДС гальванического элемента можно вычислить с использованием таблицы стандартных потенциалов. По таблице, стандартный потенциал окисления меди (Cu) равен +0,34 В, а стандартный потенциал восстановления никеля (Ni) равен -0,25 В. Разность этих потенциалов дает ЭДС гальванического элемента:

ЭДС = ЭДС катода - ЭДС анода
     = (-0,25 В) - (+0,34 В)
     = -0,59 В

Ответ: Схема гальванического элемента: ``` Медная пластина (Cu) | 0,2 М CuSO4 || 0,5 М NiSO4 | Никелевая пластина (Ni) ```

Ионные уравнения реакций: Анод: Cu(s) -> Cu2+(aq) + 2e- Катод: Ni2+(aq) + 2e- -> Ni(s)

Уравнения электродных процессов: Анод: Cu(s) -> Cu2+(aq) + 2e- Катод: Ni2+(aq) + 2e- -> Ni(s)

ЭДС гальванического элемента: -0,59 В.

2. Возможность электрохимической коррозии хрома

Для подтверждения возможности или невозможности электрохимической коррозии хрома при стандартных условиях, рассмотрим реакцию:

Cr + O2 + H2O -> Cr(OH)2

Термодинамические расчеты позволяют определить, будет ли данная реакция протекать самопроизвольно или нет. Для этого необходимо рассчитать изменение свободной энергии (ΔG°) реакции.

Ответ: Для реакции Cr + O2 + H2O -> Cr(OH)2, рассчитаем изменение свободной энергии (ΔG°) с использованием стандартных энергий образования:

ΔG° = ΣnΔG°(продукты) - ΣmΔG°(реагенты)

ΔG° = 2ΔG°(Cr(OH)2) - ΔG°(Cr) - ΔG°(O2) - ΔG°(H2O)

После расчета ΔG° и сравнения его со значением 0, можно сделать вывод о возможности или невозможности электрохимической коррозии хрома при стандартных условиях.

3. Коррозионные разрушения металлов в водопроводной воде

Коррозионные разрушения металлов в водопроводной воде происходят значительно быстрее, чем в дистиллированной воде, из-за наличия различных растворенных ионов и газов в водопроводной воде. Эти растворенные вещества могут служить каталитическими агентами, ускоряющими коррозию металлов.

Схема коррозионного разрушения цинка в нейтральной среде выглядит следующим образом:

Zn(s) | Zn2+(aq) || H+(aq), OH-(aq) | Pt(s)

Добавление ортофосфата натрия в нейтральную среду может замедлить скорость коррозии, так как ортофосфат натрия может образовывать защитную пленку на поверхности металла, предотвращая его дальнейшую коррозию.

Расчет ЭДС и ΔG° коррозионного процесса требует знания стандартных потенциалов и стандартных энергий образования соответствующих веществ.

Ответ: Схема коррозионного разрушения цинка в нейтральной среде: ``` Zn(s) | Zn2+(aq) || H+(aq), OH-(aq) | Pt(s) ```

Добавление ортофосфата натрия в нейтральную среду может замедлить скорость коррозии цинка.

4. Влияние добавления нитрита калия на скорость коррозии железа

Добавление нитрита калия в коррозионную среду может замедлить скорость коррозии железа. Нитрит калия может действовать как ингибитор коррозии, образуя защитную пленку на поверхности железа.

Мотивированный ответ требует рассмотрения ионно-электронных уравнений, электродных процессов, расчета ЭДС и ΔG°, а также схемы гальванического элемента.

Ответ: Добавление нитрита калия в коррозионную среду может замедлить скорость коррозии железа.

5. Коррозия никеля и олова в растворе с рН=2

Если никель и олово попадут в раствор с рН=2, то олово будет корродировать, так как оно находится ниже никеля в ряду напряжений металлов. Олово будет окисляться, а никель будет восстанавливаться.

Схема гальванического элемента выглядит следующим образом:

Оловянная пластина (Sn) | Sn2+(aq) || Ni2+(aq) | Никелевая пластина (Ni)

Электродные реакции:

Анод (окисление на оловянной пластине): ``` Sn(s) -> Sn2+(aq) + 2e- ```

Катод (восстановление на никелевой пластине): ``` Ni2+(aq) + 2e- -> Ni(s) ```

Расчет