Задачи для самостоятельного решения

⇐ ПредыдущаяСтр 21 из 29Следующая ⇒

221.Напишите уравнения реакций натрия с водородом, кислородом, азотом и серой. Какую степень окисления приобретают атомы окислителя в каждой из этих реакций?

222.Напишите уравнения реакций с водой следующих соединений натрия: Na₂O₂, Na₂S, NaH, Na₃N.

223.Гидроксид какого из s-элементов проявляет амфотерные свойства? Составьте молекулярные и ионно-молекулярные уравнения реакций этого гидроксида: а) с кислотой, б) со щелочью.

224.При пропускании диоксида углерода через известковую воду (раствор Ca(OH)₂) образуется осадок, который при дальнейшем пропускании СО₂ растворяется. Дайте объяснение этому явлению. Составьте уравнения реакций.

225.Составьте электронные и молекулярные уравнения реакций:

а) бериллия с раствором щелочи; б) магния с концентрированной

серной кислотой, имея в виду максимальное восстановление последней.

226.Как можно получить гидроксиды щелочных металлов? Почему едкие щелочи необходимо хранить в хорошо закрытой посуде? Составьте уравнения реакций, происходящих при насыщении гидроксида натрия: а) хлором; б) оксидом серы SO3; в) сероводородом.

227.Какое свойство кальция позволяет применять его в металлотермии для получения некоторых металлов из их соединений? Составьте электронные и молекулярные уравнения реакций кальция: а) с V₂O₅; б) с CaSO₄. В каждой из этих реакций окислитель восстанавливается максимально, приобретая низшую степень окисления.

228.Какая степень окисления наиболее характерна для олова и какая для свинца? Составьте электронные и молекулярные уравнения реакций олова и свинца с концентрированной азотной кислотой.

229.Чем можно объяснить восстановительные свойства соединений олова (+2) и окислительные – свинца (+4)? На основании электронных уравнений составьте уравнения реакций: a) SnCl2 c HgCl2; б) РbО2 с

НСl(конц.)

230.Какие оксиды и гидроксиды образуют олово и свинец? Как изменяются их кислотно-основные и окислительно-восстановительные свойства в зависимости от степени окисления элементов? Составьте молекулярные и ионно-молекулярные уравнения реакций взаимодействия раствора гидроксида натрия: а) с оловом; б) с гидроксидом свинца (II).

231.Какую степень окисления проявляют сурьма и висмут. Какая степень окисления является более характерной для каждого из них? Составьте электронные и молекулярные уравнения реакций: а) сурьмы с концентрированной азотной кислотой; б) висмута с концентрированной серной кислотой.

232.Составьте уравнения реакций, которые надо провести для осу-

ществления следующих превращений: Ag → AgNO₃ → AgCl →

[Ag(NH₃)₂]Cl→ AgCl.

233.К какому классу соединений относятся вещества, полученные при действии избытка гидроксида натрия на растворы ZnCl₂, CdCl₂, HgCl₂? Составьте молекулярные и электронные уравнения соответствующих реакций.

234.При действии на титан концентрированной хлороводородной (соляной) кислотой образуется трихлорид титана, а при действии азотной – осадок метатитановой кислоты. Составьте электронные и молекулярные уравнения соответствующих реакций.

235.Какую степень окисления проявляют медь, серебро и золото в соединениях? Какая степень окисления наиболее характерна для каждого из них? Иодид калия восстанавливает ионы меди (+2) в соединения меди со степенью окисления (+1). Составьте электронные и молекулярное уравнения взаимодействия KJ с сульфатом меди.

236.На гидроксиды цинка и кадмия подействовали избытком растворов серной кислоты, гидроксида натрия и аммиака. Какие соединения цинка и кадмия образуются в каждой из этих реакций? Составьте молекулярные и ионно-молекулярные уравнения реакций.

237.В присутствии влаги и диоксида углерода медь окисляется и покрывается зеленым налетом. Как называется и каков состав образующегося соединения? Что произойдет, если на него подействовать хлороводородной (соляной) кислотой? Напишите уравнения соответствующих реакций. Окислительно-восстановительную реакцию составьте на основании электронных уравнений.

238.Кусок латуни обработали азотной кислотой. Раствор разделили на две части. К одной из них прибавили избыток раствора аммиака, к другой – избыток раствора щелочи. Какие соединения цинка и меди образуются при этом? Составьте уравнения соответствующих реакций.

239.Как меняются кислотно-основные свойства оксидов ванадия при переходе от низшей к высшей степени окисления. Составьте уравнения реакций: a) V₂O₃ с HNО₃; б) V₂O₅ с NaOH.

240.К подкисленному серной кислотой раствору дихромата калия прибавили порошок алюминия. Через некоторое время оранжевая окраска раствора перешла в зеленую. Составьте электронные и молекулярное уравнения реакции.

Коррозия и защита металлов

Коррозия– этосамопроизвольно протекающий процесс разрушения металлов в результате химического или электрохимического взаимодействия их с окружающей средой. По механизму протекания коррозионного процесса различают химическую и электрохимическую коррозию.

Химической коррозиейназывается окисление металла, не сопровождающееся возникновением в системе электрического тока. Такой механизм наблюдается при взаимодействии металлов с агрессивными газами при высокой температуре (газовая коррозия) и с органическими жидкими неэлектролитами (коррозия в неэлектролитах).

Электрохимической коррозиейназывается разрушение металла в среде электролита, сопровождающееся возникновением внутри системы электрического тока. Электрохимическая коррозия протекает по механизму действия гальванического элемента. На поверхности металла одновременно протекают два процесса: анодный – окисление металла М – nē  Мⁿ⁺ катодный – восстановление окислителя (Ох): Ох + nē Red. Наиболее распространенными окислителями при электрохимической коррозии являются молекулы О₂ воздуха и ионы водорода Н⁺ электролита, восстановление которых на катоде протекают по уравнениям:

О₂ + 2Н₂О + 4ē  4ОН^– – в нейтральной или щелочной среде; 2Н⁺ + 2ē  Н₂ – в кислой среде.

Например, при контакте железа с медью в растворе электролита – соляной кислоты – на аноде идет процесс окисления железа: Fe – 2ē = Fe²⁺ на катоде – процесс восстановления ионов водорода: 2H⁺+ 2ē = H₂ . В результате железо разрушается, а на меди выделяется водород.

Схема образующегося при этом гальванического элемента имеет вид (–) Fe Fe²⁺HClH₂Cu (+).

При контакте железа с медью во влажном воздухе (O₂+Н₂O) процесс коррозии выражается уравнениями:

на аноде: Fe – 2ē = Fe²⁺; на катоде: O₂+ 2Н₂O +4ē = 4OH^–.

Схема образующегося гальванического элемента:

(–) Fe Fe²⁺ O₂, Н₂O OH^–Cu (+).

Возникающие в результате коррозии ионы Fe²⁺ соединяются с гидроксильными группами, выделяющимися на катоде: Fe²+ 2OH^–= Fe(OH)₂. Далее Fe(OH)₂ окисляется в Fe(OH)₃: 4Fe(OH)₂ + O₂+ 2Н₂O= 4Fe(OH)₃, который частично теряет воду и превращается в ржавчину.

Ионы или молекулы, которые восстанавливаются на катоде, называются деполяризаторами. Коррозия с участием ионов Н⁺ называется коррозией с водородной деполяризацией, а с участием молекул О₂ – коррозией с кислородной деполяризацией. При атмосферной коррозии – коррозии во влажном воздухе при комнатной температуре – деполяризатором является кислород.

Одним из методов защиты металлов от коррозии является использование металлических покрытий. Различают катодные и анодные покрытия. Покрытие защищаемого металла менее активным металлом называется катодным. Катодными, например, являются покрытия на стали из меди, никеля, серебра. При повреждении таких покрытий защищаемый металл становится анодом и окисляется. Покрытие защищаемого металла более активным металлом называется анодным. Анодными, например, являются покрытия на стали из алюминия, цинка, хрома. В этом случае защищаемый металл будет катодом коррозионного элемента, поэтому он не корродирует, а окисляться будет металл покрытия.

Эффективным методом защиты от коррозии является протекторная защита. В этом методе к защищаемому металлу присоединяется лист, изготовленный из более активного металла. В результате защищаемое изделие становится катодом, а корродирует металл-протектор (анод).

Примеры решения задач

Пример 13.1.Как происходит коррозия цинка, находящегося в контакте с кадмием, во влажном воздухе и в кислом растворе (НС1)? Составьте уравнения анодного и катодного процессов. Приведите схемы образующихся при этом гальванических элементов. Определите состав продуктов коррозии.

Решение.Цинк имеет меньшее значение потенциала (–0,763 В), чем кадмий (–0,403 В), поэтому он является анодом, а кадмий – катодом. Следовательно, цинк растворяется, а на поверхности кадмия идет восстановление деполяризатора: в кислом растворе – с водородной деполяризацией, во влажном воздухе – с кислородной деполяризацией.

Анодный процесс: Zn – 2ē = Zn²⁺;

Катодный процесс: в кислом растворе 2Н⁺ + 2ē  Н₂; во влажном воздухе О₂ + 2Н₂О + 4ē  4ОН^–.

Схема образующегося гальванического элемента во влажном воздухе: (–)ZnZn²⁺| O₂,H₂O |OH^–Cd(+).

Схема образующегося гальванического элемента в кислом растворе:

(–)ZnZn²⁺|НС1|H₂Cd(+).

Во влажном воздухе ионы Zn²⁺ с гидроксильными группами, выделяющимися на катоде, образуют малорастворимый гидроксид цинка Zn(ОН)₂, который и является продуктом коррозии.

В кислой среде на поверхности кадмия выделяется газообразный водород. В раствор переходят ионы Zn²⁺.

Пример 13.2. Хром находится в контакте с медью. Какой из металлов будет окисляться при коррозии, если эта пара металлов попадает в кислую среду (НС1)? Приведите уравнения анодного и катодного процессов, схему образующегося гальванического элемента. Каков состав продуктов коррозии?

Решение.По положению в ряду напряжений металлов видно, что хром более активный металл (⁰_Сr³⁺/_Cr = –0,744 В), чем медь (⁰_Сu²⁺/_Cu = 0,337 В). В образованной гальванической паре Cr – анод, он окисляется, а Cu – катод, на ее поверхности выделяется (восстанавливается) водород из

НС1.

Анодный процесс: Cr –3ē = Cr³⁺

Катодный процесс в кислой среде: 2Н⁺ + 2ē  Н₂

Схема гальванического элемента: (–)CrCr³⁺HClН₂Cu(+).

Появляющиеся ионы Cr³⁺ образуют с хлорид-анионами (из НС1) растворимое соединение – CrC1₃, на поверхности меди выделяется Н₂.

Дата добавления: 2018-06-27; просмотров: 368; Мы поможем в написании вашей работы!

Поделиться с друзьями:

⇐ Предыдущая 16 17 18 19 202122 23 24 25 Следующая ⇒

Мы поможем в написании ваших работ!