3.2.1 Alcătuiți ecuațiile electronice ale proceselor anod și catodic cu depolarizarea oxigenului și hidrogenului în timpul coroziunii unei perechi magneziu-nichel. Ce produse de coroziune se formează în primul și al doilea caz?

Deoarece magneziul are un potențial de electrod mai mic (-2,37 V) decât nichelul (-0,25 V), acesta va juca rolul anodului, iar nichelul rolul catodului. Întrucât metalul catodic este o formă redusă, pe acesta va avea loc procesul de reducere a moleculelor de oxigen prezente într-un mediu neutru (depolarizarea oxigenului) sau a ionilor de hidrogen prezenți într-un mediu acid (depolarizarea hidrogenului).

Procesele cu electrozi care au loc într-un mediu neutru:

A) Mg 0 - 2ē → Mg 2+ - proces de oxidare;

K) 2H 2 O + O 2 + 4ē → 4OH - - proces de reducere.

Ionii de magneziu rezultați se leagă cu ionii de hidroxid pentru a forma hidroxid de magneziu:

Mg 2+ + 2OH - → Mg (OH) 2 - un produs de coroziune într-un mediu neutru.

3.2.2 Ce fel de placare în raport cu fierul este nichelul? Cum decurge coroziunea atmosferică a fierului acoperit cu un strat de nichel dacă stratul este rupt? Compuneți ecuațiile electronice ale proceselor anodice și catodice care au loc într-o soluție de clorură de sodiu și într-o soluție de acid bromhidric. Care este compoziția produselor de coroziune?

1 Soluția de clorură de sodiu are un mediu de reacție neutru. Funcția NaCl este de a accelera procesul de coroziune.

Deoarece fierul are un potențial de electrod mai mic (-0,44 V) decât nichelul (-0,25 V), va juca rolul anodului, iar nichelul va juca rolul catodului. Prin urmare, stratul de nichel va fi catodic în raport cu fierul.

Dacă stratul de nichel al fierului de călcat este rupt, apare spontan o celulă galvanică. Deoarece metalul catodic este o formă redusă, procesul de reducere a moleculelor de oxigen prezente într-un mediu neutru (depolarizarea oxigenului) va avea loc pe acesta.

Procese cu electrozi:

K) 2H 2 O + O 2 + 4ē → 4OH - - proces de reducere;

Fe 2+ + 2OH - → Fe (OH) 2.

Hidroxidul de fier Fe (OH) 2 este un compus instabil, prin urmare, într-un mediu neutru, procesul de oxidare ulterioară are loc:

4Fe(OH)2 + 2H2O + O2 → 4Fe(OH)3.

Fe (OH)3 → FeOOH + H20;

2FeООН → Fe 2 О 3 + Н 2 О.

Compoziția produselor de coroziune va fi următoarea:

Fe (OH) 2, Fe (OH) 3, FeOOH, Fe 2 O 3.

Schema de funcționare a acestei celule galvanice:

Fe H20, O2, NaCI Ni

2 Acidul bromhidric creează un mediu acid. După cum am menționat mai devreme, fierul va juca rolul anodului, iar nichelul va juca rolul catodului. Deoarece metalul catodic este o formă redusă, procesul de reducere a ionilor de hidrogen formați în timpul disocierii acidului bromhidric va avea loc pe acesta.

Procese cu electrozi:

A) Fe 0 - 2ē → Fe 2+ - proces de oxidare;

K) 2Н + +2е → Н 2 – proces de recuperare.

Formați în timpul oxidării fierului, ionii săi vor interacționa cu ionii de brom formați în timpul disocierii acidului:

Fe 2+ + 2Br - → FeBr 2 - produs de coroziune.

Schema de funcționare a acestei celule galvanice:

Trebuie remarcat faptul că, în toate schemele legate de funcționarea unei celule galvanice și procesele de coroziune, săgeata inferioară merge întotdeauna la ionii (molecule) care acționează ca un depolarizator, adică acceptă electroni și se recuperează la catod.

3.2.3 Care este esența protecției de protecție a metalelor? Dați un exemplu de protecție de protecție a fierului într-un electrolit care conține alcali. Compuneți ecuațiile electronice ale proceselor anodului și catodic.

Metoda protector (protecție electrochimică anodică) se realizează prin atașarea unei foi mari (un produs metalic vechi) pe metalul protejat, realizată dintr-un metal mai activ cu un potențial electrod mai mic. Aliajele pe bază de zinc sau magneziu sunt de obicei folosite ca banda de rulare.

Luați în considerare, ca exemplu, protecția de protecție a fierului conectat la o placă de zinc. Cu un contact bun între metale, metalul protejat (fier) ​​și metalul protector (zinc) exercită un efect de polarizare unul asupra celuilalt. Conform poziției reciproce a acestor metale în seria SEP (zincul are un potențial electrod mai mic decât fierul), fierul este polarizat catodic, iar zincul este anodic.

Ca urmare, fierul suferă un proces de reducere a oxigenului prezent în electrolit (depolarizarea oxigenului este și ea caracteristică unui mediu alcalin), iar zincul este oxidat și distrus.

Ecuații electronice ale proceselor anodului și catodic:

A) Zn 0 - 2е → Zn 2+ - proces de oxidare;

K) 2H 2 O + O 2 + 4e → 4OH - - proces de reducere;

Zn 2+ + 2OH - → Zn (OH) 2.

Dacă în locul zincului ar exista un metal care nu prezintă proprietăți amfotere, atunci procesul de coroziune s-ar opri acolo, adică hidroxidul de metal ar putea fi considerat un produs de coroziune. Dar, deoarece zincul poate fi clasificat ca un metal care prezintă proprietăți amfoterice, hidroxidul său se dizolvă în alcalii (NaOH, KOH etc.) pentru a forma compuși complecși:

2NaOH + Zn(OH) 2 → Na 2 este un produs de coroziune.

Prin urmare, într-un mediu alcalin, nu este recomandabil să folosiți ca protector un metal care prezintă proprietăți amfotere.

Schema de funcționare a acestei celule galvanice:

Zn H20, O2, NaOH Fe

Controlați întrebările și sarcinile

1 Calculați potențialul electrodului unui electrod de aluminiu scufundat într-o soluție de sare de 0,001 m de Cr 2 (SO 4) 4 .

2 Din ce săruri poate fi deplasat metalul atât Zn, cât și Ni? Doar Zn?

a) FeCl2; b) Al2(S04)3; c) CuBr2.

Scrieți ecuațiile proceselor în curs.

3 La ce concentrație de ioni Sn 2+ în soluție va deveni potențialul electrodului de staniu egal cu potențialul electrodului standard al electrodului de hidrogen?

4 Care este agentul oxidant și reducător dintr-o celulă galvanică compusă din staniu și argint, care sunt scufundate în soluții normale ale sărurilor lor? Realizați o diagramă a celulei galvanice corespunzătoare.

5 Desenați diagrame a două celule galvanice, în una dintre care nichelul este anodul, iar în cealaltă - catodul. Notați ecuațiile proceselor electrodului și ecuațiile reacției totale.

6 Realizați o diagramă, notați ecuațiile electronice ale proceselor electrozilor și calculați EMF-ul unei celule galvanice formată din electrozi de magneziu coborâți: primul în 0,001N, al doilea în soluții de MgSO4 0,01N.

7 EMF al unei celule galvanice formate din nichel scufundat într-o soluție a sării sale cu = 0,0001 mol/l, și argint scufundat într-o soluție a sării sale, este de 1,108 V. Determinați concentrația ionilor Ag + într-o soluție a sării sale. .

8 Se va modifica CEM al celulelor galvanice când concentrația soluțiilor de sare scade de 10 ori?

a) Cu ô Cu 2+ ôô Zn 2+ ô Zn;

b) Ag ô Ag + ôô Zn 2+ ô Zn.

Susține-ți răspunsul cu calcule.

9 În ce direcție se vor mișca electronii în circuitul extern al următoarelor celule galvanice:

a) Cu|Cu 2+ și Ni|Ni 2+

b) Zn|Zn(NO3)2 și Ag|AgNO3

c) Al|Al3+ şi Mg|Mg2+

10 Cum apare coroziunea atmosferică a fierului cositor și galvanizat atunci când acoperirile sunt încălcate? Compuneți ecuațiile electronice ale proceselor anodului și catodic.

11 Ce acoperire metalică se numește anodic și ce este catodic? Numiți câteva metale care pot fi folosite pentru acoperirea anodică și catodică a manganului. Alcătuiți ecuațiile electronice ale proceselor anodului și catodic care au loc în timpul coroziunii manganului atunci când acoperirile anodului și catodic sunt deteriorate în aer umed și într-o soluție de acid sulfuric.

12 Dacă o placă de cadmiu pur este scufundată în acid clorhidric, atunci degajarea hidrogenului pe ea se desfășoară lent și aproape încetează în timp. Totuși, dacă o placă de cadmiu este atinsă cu un stick de crom, atunci pe acesta din urmă începe o evoluție rapidă a hidrogenului. De ce? Ce metal se dizolvă în acest caz? Compuneți ecuațiile electronice ale proceselor anodului și catodic.

Bibliografie:

1 Akhmetov, N. S. Chimie generală și anorganică /N. S. Ahmetov. - M .: Mai sus. scoala, 1981.

2 Glinka, N.L. Chimie generală /N. L. Glinka - M .: Integral-Press, 2006.

3 Glinka, N.L. Sarcini si exercitii de chimie generala /N. L. Glinka - M .: Integral-Press, 2006.

4 Korovin, N.V. Chimie generală /N. V. Korovin - M .: Mai sus. scoala, 2002.

Informații similare.

Produsul din fier a fost placat cu nichel. Ce fel de acoperire este anodic sau catodic? De ce? Alcătuiți ecuațiile electrice ale anodului și catodului procesele de coroziune acest produs dacă învelișul este deteriorat în aer umed și în acid clorhidric (HCl). Ce produse de reacție se vor obține în primul și al doilea caz?

Rezolvarea problemei

1. Produsul este în aer umed, care este un mediu conductiv electric, prin urmare, va apărea coroziune electrochimică.

Dacă stratul este rupt, se formează o celulă galvanică. Să facem o diagramă a unei celule galvanice corozive:

Fe │ H 2 O, O 2 │ Ni

Apa este un mediu neutru, prin urmare agentul de oxidare (depolarizant) este oxigenul - O 2 al aerului. Prin urmare, în această schemă va apărea coroziunea electrochimică cu depolarizare a oxigenului.

Nichelul are un potențial mai mare (-0,23 V) decât fierul (-0,44 V) (vezi tabelul potențialelor electrochimice ale metalelor), prin urmare, într-o celulă galvanică, nichelul va fi catodul (oxidantul), fierul - anodul (reductorul). ).

(-) Fe │ H 2 O, O 2 │ Ni (+)

Să scriem ecuațiile electronice procesele de coroziune care curge pe electrozi și compun ecuația totală a proceselor de coroziune.

proces de coroziune

Concluzie: fierul se va coroda. Produsul coroziunii sale este baza - hidroxid de fier (II).

Răspuns:

produsul procesului de coroziune este hidroxidul de fier (II).

2. Metalele se află într-un mediu acid - o soluție de acid clorhidric (HCl). Soluția de HCl este un electrolit, adică un mediu conductiv electric, prin urmare, se va produce coroziune electrochimică.

În acest caz, mediul este acid, deci agentul de oxidare (depolarizant) este ionul de hidrogen (H +). Prin urmare, în această schemă va apărea coroziunea electrochimică cu depolarizare a hidrogenului.

(-) Fe │ HCl │ Ni (+)

Electronii se deplasează de la fier la nichel.
Să notăm ecuațiile electronice ale proceselor de coroziune care au loc pe electrozi și să compunem ecuația totală procesele de coroziune.

Să facem o ecuație moleculară procesele de coroziune reacție redox care are loc în timpul coroziunii:

Să notăm concluzia: în timpul coroziunii fierului în contact cu nichelul, fierul este oxidat. Produsul coroziunii sale este sare - clorura de fier (II). Hidrogenul este eliberat pe electrodul de nichel.

Compuneți ecuațiile electronice ale proceselor anodice și catodice cu depolarizarea oxigenului și a hidrogenului în timpul coroziunii unei perechi Mg - Pb

Raspunsuri:

Potențialul magneziului este mai mic decât potențialul plumbului, deci coroziunea magneziului apare mai întâi: Depolarizarea oxigenului: proces catodic: O_2+2H_2O+4e=4OH^- proces anodic: Mg = Mg^(2+) + 2e => 2Mg + O_2 + 2H_2O = 2Mg(OH)_2 Depolarizare hidrogen: proces catodic: 2H^+ + 2e = H_2 proces anodic: Mg = Mg^(2+) + 2e => Mg + 2H^+ = Mg^(2+) + H_2

în această problemă apare coroziunea magnetică în primul rând, deoarece plumbul este de multe ori mai mare decât magneziul. depolarizarea oxigenului: în timpul procesului catodic, se dovedește că magneziul (Mg) este egal cu acesta cu o sarcină pozitivă de 2+ și adaugă 2 electroni, prin urmare, rezultă că 2 atomi de magneziu (2Mg) se adună cu două molecule de oxigen O2 și se adaugă doi atomi de acid clorhidric (apă) (2H2O). toată această expresie va fi egală cu 2Mg (OH) 2 proces catodic: oxigen (O2) + doi atomi de acid clorhidric (2H2O) și + 4 electroni. toate acestea sunt egale cu 4OH (cu o sarcină negativă de -1) acum depolarizarea hidrogenului: efectuată în mod similar cu oxigenul, doar valori diferite sunt obținute ca rezultat.

Întrebări similare

• 1. Având în vedere 5 figuri geometrice a1 a2 a3 a4 a5, formate din cuburi de același volum.Se știe că volumul figurii a4 este mai mare decât volumul lui a1, dar mai mic decât volumul lui a3. Volumul figurii a5 este mai mare decât volumul lui a2.Volumul figurii a3 este mai mic decât volumul lui a2.Notați cifrele în ordinea crescătoare a volumului lor. 2. Cu cât va scădea valoarea produsului 4 x 36 dacă primul factor se reduce cu 7?
• nu folosiți un calculator și nu calculați într-o coloană, găsiți restul împărțirii la 15 a valorii expresiei: 21 * 20 + 19 * 18 - 17 * 16
• 1. Igor are 2 manuale cu o greutate de 150g fiecare si acelasi numar de manuale cu o greutate de 200g fiecare, precum si o trusa si un jurnal de 300g. Care este masa de rechizite din ghiozdanul lui Igor? 2. Zaure, Ainur, Kamat și Samat sunt prieteni. Unul s-a născut pe 6 martie. 2 - 7 aprilie - 6 iulie, 4 - 20 martie Ainur și Kymbat s-au născut în aceeași lună, iar Kymbat și Zaur în luni diferite. Stabiliți ziua de naștere a fiecărei fete?
• La ce valoare a lui a sunt ambele rădăcini ale ecuației ax^2-6x+a=0 pozitive; ambele rădăcini sunt negative; semne diferite.
• Se știe că pentru o anumită valoare a numărului a, raportul rădăcinilor ecuației pătratice x^2+10x+a=0 este egal cu 4. Aflați această valoare a lui a și rădăcinile corespunzătoare ale ecuației.
• Se știe că ecuația x^3+px+q=0 are rădăcini x1=-2 și x2=3. Găsiți a treia rădăcină a acestei ecuații.
• Un aliaj de cupru și zinc conține 20% cupru.Masa aliajului este de 1200 g. Aflați: 1) cât de mult cupru este în aliaj 2) cât de mult este zinc în aliaj 3) în ce procent de zinc este aliajul 4) ce procent este masa cuprului din masa zincului

Sarcina 287.
Compuneți ecuațiile electronice ale proceselor anodului și catodic cu depolarizarea oxigenului și a hidrogenului în timpul coroziunii unei perechi magneziu-nichel. Ce produse de coroziune se formează în primul și al doilea caz?
Decizie:
Magneziul are un potențial electrod standard mai electronegativ(-2,36 V) decât nichelul (-0,24 V), deci este anodul, nichelul este catodul.

Procesul anodic - oxidarea metalelor: Me 0 - 2 \u003d Me n +

iar procesul catodic – reducerea ionilor de hidrogen (depolarizarea hidrogenului) sau a moleculelor de oxigen (depolarizarea oxigenului). Prin urmare, în timpul coroziunii unei perechi Mg - Ni cu depolarizarea hidrogenului, au loc următoarele procese:

Procesul anodului: Mg0-2 = Mg2+
proces catodic:

Produsul coroziunii va fi un compus hidrogen gazos de magneziu cu un reziduu acid (sare).

Când perechea Mg-Ni este corodată în condiții atmosferice, depolarizarea oxigenului are loc la catod, iar magneziul este oxidat la anod:

Procesul anodului: Mg0-2 = Mg2+
proces catodic: într-un mediu neutru: 1/2O 2 + H 2 O + 2 = 2OH -
în mediu neutru sau alcalin: 1/2O 2 + H 2 O + 2 \u003d 2OH -

Deoarece ionii de Mg2+ cu ioni de hidroxid de OH formează un hidroxid insolubil, produsul de coroziune va fi Mg(OH)2.

Sarcina 288.
O placă de zinc și o placă de zinc parțial acoperită cu cupru au fost plasate într-o soluție de acid clorhidric (clorhidric). În ce caz are loc procesul de coroziune a zincului mai intens? Motivați-vă răspunsul făcând ecuații electronice ale proceselor corespunzătoare.
Decizie:
a) Când o placă de zinc este plasată într-o soluție de acid clorhidric (clorhidric), are loc o reacție de substituție:

Zn + 2HCl \u003d ZnC l2 + H 2

După un timp, placa de zinc într-o soluție de acid clorhidric diluat este pasivată de un film de oxid format prin interacțiunea zincului cu oxigenul dizolvat în apă conform schemei: Zn + 1/2 O 2 = ZnO, deci coroziunea zincului va în curând încetini.

b) Când o placă de zinc, parțial acoperită cu cupru, este plasată într-o soluție de acid clorhidric, se formează o pereche galvanică Zn - Cu, în care zincul este anodul, iar cuprul este catodul. Acest lucru se întâmplă deoarece zincul are un potențial electrod mai electronegativ (-0,763 V) decât cuprul (+0-.34 V).

Procesul anodului: Zn0-2 = Zn2+;
proces catodic: într-un mediu acid: 2H + + 2 \u003d H 2

Ionii de zinc Zn 2+ cu ioni de clor Cl - vor da sare ZnCl 2 - un electrolit puternic, iar hidrogenul va fi eliberat intens sub formă de bule de gaz. Acest proces se va derula rapid până când se încheie sosirea ionilor de hidrogen H + acid clorhidric sau până când placa de zinc este complet dizolvată. Ecuația coroziunii ion-moleculare:

Zn0 + 2H + = Zn2+ + H2O

Forma moleculară a ecuației:

Zn + 2HCl \u003d ZnCl 2 + H 2

Sarcina 289.
De ce fierul chimic pur este mai rezistent la coroziune decât fierul comercial? Compuneți ecuațiile electronice ale proceselor anodice și catodice care au loc în timpul coroziunii fierului tehnic în aer umed și într-un mediu acid.
Decizie:
Fierul chimic pur este mai rezistent la coroziune, deoarece cu oxigenul formează o peliculă de oxid la suprafață, care previne distrugerea ulterioară a metalului. Fierul tehnic conține impurități din diferite metale și nemetale, care formează diverse perechi galvanic fier-impuritate. Fierul, având un potențial electrod standard negativ (-0,44 V) cu multe impurități, al căror potențial este mult mai pozitiv, este anodul, iar impuritățile sunt catodul:

Procesul anodului: Fe 0 -2 = Fe 2+

proces catodic: într-un mediu acid: 2H + + 2 \u003d H 2
într-un mediu neutru sau alcalin: 1/2O 2 + H 2 O + 2 = 2OH -

Deoarece ionii Fe2+ cu o grupare hidroxil formează un hidroxid insolubil, produsul de coroziune atmosferică al fierului va fi Fe(OH)2. La contactul cu oxigenul atmosferic, Fe (OH) 2 se oxidează rapid în metahidroxid de fier FeO (OH), dobândind culoarea maroie caracteristică:

4Fe(OH) 2 + O 2 = 4FeO(OH) + 2H 2 O