Тема 9. Электрохимические процессы. Вариант 17

Задание 1. Даны два электрода.

1. Запишите уравнение Нернста для расчета электродного потенциала и вычислите его значение для каждого электрода в растворе электролита при заданных условиях и T = 298 К.

2. Определите природу катода и анода. 

3. Запишите уравнения электродных реакций (на катоде и аноде), суммарной (токообразующей) реакции, определяющих работу этого элемента.

4. Запишите схему (электрохимическую систему) гальванического элемента.

5. Рассчитайте равновесное напряжение составленного гальванического элемента.

Электрод I

схема электрода Cd²⁺│Cd

a(Cd²⁺), моль/л 0,05

Электрод II

схема электрода H⁺│H₂│Pt

pH раствора 4

p(H₂), мм рт. ст. 0,5

Задание 2. Гальванический элемент составлен из двух металлических электродов. 

1. Определите природу катода и анода.

2. Подберите электролиты и запишите схему (электрохимическую систему) гальванического элемента. 

3. Запишите уравнения электродных реакций (на катоде и аноде) и суммарной реакции, определяющие работу гальванического элемента. 

4. Рассчитайте равновесное напряжение гальванического элемента, составленного из указанных электродов с учетом активности потенциалопределяющих ионов a при T = 298 К, p = 1 атм. 

5. Рассчитайте энергию Гиббса токообразующего процесса ΔG⁰₂₉₈ и равновесное напряжение гальванического элемента E⁰ при стандартных условиях.

Электрод I Al³⁺│Al

Электрод II Ag⁺│Ag

Активность потенциалопределяющих ионов, моль/л: 

электрода I 0,5

электрода II 0,001

Задание 3. Дан водный раствор электролита. 

1. Укажите pH раствора до электролиза (кислая, нейтральная, щелочная).

2. Запишите уравнения электродных реакций электролиза с графитовыми электродами. 

3. Как изменяется pH раствора у электродов в процессе электролиза (увеличится, уменьшится, не изменится)? 

4. Рассчитайте, сколько и каких веществ выделится на электродах при электролизе при заданных условиях. Анодный выход по току во всех случаях равен 100%. 

5. Как изменится анодный процесс, если анод заменить на другой металл? Запишите соответствующие электродные реакции.

Раствор электролита SbCl₃

Катодный выход по току В, % 97

Сила тока I, А 4

Время t, ч 3

Замена материала анода Sb

Задание 4. Даны пара металлов и значения pH водной среды. 

1. Рассчитайте равновесные потенциалы водородного и кислородного электродов и оцените возможность коррозии металла в данной электрохимической системе на основании сравнения рассчитанных потенциалов со стандартными значениями равновесных потенциалов металлических электродов. Укажите, какой металл будет подвергаться коррозии (окислению)?

2. Запишите коррозионную электрохимическую систему, уравнения электродных реакций при коррозии металла из данной пары в водной среде с заданным значением pH при контакте с воздухом. 

З. Предложите для окисляемого (разрушаемого) металла данной пары катодное и анодное металлическое покрытие и запишите:

а) электрохимическую схему коррозионных элементов, образующихся при нарушении целостности покрытий;

б) уравнения электродных реакций при коррозии данного металла. 

4. Предложите протекторную защиту для данной пары металлов. Запишите электрохимическую систему, уравнения электродных реакций при протекторной защите. 

5. Запишите электрохимическую систему электрозащиты (катодной) данной пары металлов, уравнения электродных реакций при работе электрозащиты.

Металлы In-Sn

pH 6