Типовые примерные решения задач
Пример 1. Составьте схему, напишите электронные уравнения процессов на аноде и катоде, протекавших при работе гальванического элемента, составленного из пластинки магния, опущенного в раствор сульфата магния, и пластинки железа, опущенной в раствор сульфата железа (II).
Решение. Из сравнения стандартных электродных потенциалов магния и железа видно, что магний гораздо активнее железа, и в паре магний – железо будет являться анодом. Тогда схему гальванического элемента можно записать:
(–) Мg | МgSO4 || FeSO4 | Fe(+)
Уравнения анодного и катодного процесса:
Mg – анод: Mg0 – 2ē = Mg2+ окисление
Fe – катод: Fe2+ + 2 ē = Fe0 восстановление
уравнение токообразующей реакции
Пример 2. Напишите электронные уравнения анодного и катодного процессов, протекающих на электродах при электролизе расплава КОН, раствора КОН с нерастворимым анодом.
Решение. В расплаве KОН имеются ионы K+ и ОH–. Электронное уравнение катодного процесса: K+ + ē = K0. Поскольку анод нерастворимый, то на аноде происходит окисление ионов ОН–:
4OH– – 4ē = O20 + 2H2O
В случае раствора едкого кали у катода и анода имеются молекулы воды. Поскольку потенциал 
, т. е. намного ниже, чем у титана, то на катоде будут восстанавливаться молекулы воды.
Катод: 2Н2O + 2ē = Н20 + 2OН–.
На аноде возможны следующие процессы:
4ОН– – 4ē = O20 + 2H2O j0 = + 0,401 В
2Н2О – 4ē = О20 + 4Н+ j0 = + 1,228 В.
Следовательно, при достаточной концентрации щелочи в растворе на аноде будет происходить окисление ОН–.
|
|
|
Суммарное уравнение электролиза: 2Н2О = 2H2 + О2
Пример 3. Составьте электронные уравнения процессов, протекающих при электролизе раствора нитрата магния.
Решение. При электролизе раствора нитрата магния с нерастворимым анодом нитрат магния диссоциирует на ионы магния, движущиеся к катоду, и нитрат-анионы, движущиеся к аноду. Так как магний относится к числу активных металлов, то на катоде происходит процесс восстановления воды; т. к. ион NO3– содержит кислород, на аноде происходит процесс окисления воды.
Катод: 2Н2O + 2ē = Н20 + 2OН–
Анод: 2Н2O – 4ē = O20 + 4Н+
Таким образом, суммарное уравнение процесса электролиза будет представлено реакцией:
2H2O = 2H20 + O20
Пример 4. Напишите электронные уравнения анодного и катодного процессов, протекающих при протекторной защите железа цинком в воде, содержащей растворенный кислород.
Решение. Протекторная защита также является электрохимическим видом защиты, основанным на том, что к поверхности защищаемого металла (в данном случае – железа) присоединяется проводом лист металла-протектора (цинка), находящийся в среде электролита. Протекторную защиту часто применяют в том случае, когда следует защитить несущие конструкции. Поскольку стандартный электродный потенциал железа 
, а потенциал цинка 
, то анодом в этой системе будет служить цинк, катодом – железо, схему можно записать:
|
|
|
(–) Zn | H2O; O2 | Fe(+)
Электронные уравнения процессов:
Zn – анод: Zn – 2ē = Zn2+ окисление (восстановитель)
Fe – катод: 2H2O + O2 + 4ē = 4OH– окислитель (восстановление)
Далее ионы цинка и гидроксильные группы образуют в растворе нерастворимый осадок дигидроксида цинка:
Zn2+ + 2OH– = Zn(OH)2
Вопросы для самопроверки
Пример 1. Составьте схемы двух гальванических элементов, в одном из которых железо было бы анодом, в другом – катодом. Написать электронные уравнения анодного и катодного процессов.
Дата добавления: 2021-12-10; просмотров: 20; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!