HIMIYa_ShPOR_33_33_33_33_33_33_33_33_3

Вопрос№49 напрвленность ОВР. Критерий протекания ОВР.

Известно, что связь между свободной энергией Гиббса и электродным потенциалом выражается уравнением: дельтаG=-nFдельтаE, Где дельтаG изменение свободной энергии гиббса дельтаЕ(ЭДС) электродвижущая сила ОВР, а так как дельтаG<0 термодинамический критерий протекания реакции, то дельтаЕ>0 это и есть критерий направленности ОВР, то есть необходимое, но не всегда достаточное условия. Любую ОВР можно представить разностью двух полуреакций, каждая из которых характеризуется Е1 и Е2. Их отношение определяет направление самопроизвольного протекания ОВР. Разность Е1^0 и Е2^0 называется ЭДС ОВР.

Вопрос№50

Вопрос№51 взаимодействие металлов с кислотами: соляной серной и азотной. Пассивация металлов.\

См. таблицу. 4Mg + 5H2SO4 = 4MgSO4 + H2S + 4H2O Mg - 2e = Mg+2 4 окисление вос - ль 8 S+6 + 8e = S-2 1 востановление ок – ль. Пассивация металлов — переход поверхности металла в неактивное, пассивное состояние, связанное с образованием тонких поверхностных слоёв соединений, препятствующих коррозии.

Вопрос№52 взаимодействие металлов с растворами солей

Вопрос№53

Гальванический элемент - это ХИТ, работающий за счет прямого превразения химической энергии в электрическую. Устройство однократного применения. На электродах ГЭ протекают ОВР, при чем процесс окисления пространственно разделен восстановления. Принцип работы гальванического элемента: Цинковая и медная пластины, погруженные соответственно в растворы солей ZnSO4 и CuSO4 называются электродами ГЭ. Растворы обеих отделены друг от друга. На электроде из более активного металла(цинк) протекает процесс окисления, на медном электроде- процесс восстановления. Есть электролитический контакт между электродами, который препятствуя смешению электролита, одновременно обеспечивает возможность протекания электрического тока во внутренней цепи ГЭ. При замыкании внешней электрической цепи, получаемым соединением электродов электроны от цинкового электрода переходят к медному электроду. Это приводит к нарушению первоначальных равновесий, в результате чего будут проткать процессы окисления на цинковом и процесс восстановления на медном электроде, обеспечивая разность потенциалов. Такое самопроизвольное протекание ОВР, и обеспечивает работу ГЭ.

Вопрос№54 аккумуляторы. Принцип работы свинцового аккумулятора.

Аккумуляторы – ХИТ многократного применения, работа которых основана на обратимых ОВР, т.е. это устройства, которые служат для накопления химической энергии, превращаемой, по мере необходимости в электрическую. Аккумуляторы отличаются друг от друга как химической природой электрода и электролита, так и своей конструкцией. Наибольшее практическое применение имеют аккумуляторы 2х типов: кислотные(свинцовые) и щелочные(железно-никелевые). Принцип работы свинцового аккумулятора. Свинцовые аккумуляторы являются вторичными химическими источниками тока, которые могут использоваться многократно. Активные материалы, израсходованные в процессе разряда, восстанавливаются при последующем заряде. Химический источник тока представляет собой совокупность реагентов (окислителя и восстановителя) и электролита. Восстановитель (отрицательный электрод) электрохимической системы в процессе токообразующей реакции отдает электроны и окисляется, а окислитель (положительный электрод) восстанавливается. Электролитом, как правило, является жидкое химическое соединение, обладающее хорошей ионной и малой электронной проводимостью. В свинцовом аккумуляторе в токообразующих процессах участвуют двуокись свинца (диоксид свинца) РЬО2 (окислитель) положительного электрода, губчатый свинец РЬ (восстановитель) отрицательного электрода и электролит (водный раствор серной кислоты H2S04). Активные вещества электродов представляют собой относительно жесткую пористую электронопроводящую массу с диаметром пор 1,5 мкм у РЬО2 и 5-10 мкм у губчатого свинца. Объемная пористость активных веществ в заряженном состоянии - около 50%. Часть серной кислоты в электролите диссоциирована на положительные ионы водорода Н+ и отрицательные ионы кислотного остатка (SO4)2-. Губчатый свинец при разряде аккумулятора выделяет в электролит положительные ионы двухвалентного свинца РЬ2+. Избыточные электроны отрицательного электрода по внешнему участку замкнутой электрической цепи перемещаются к положительному электроду, где восстанавливают четырехвалентные ионы свинца РЬ4+ до двухвалентного свинца РЬ2+. Положительные ионы свинца РЬ2+ соединяются с отрицательными ионами кислотного остатка (SO2)2-, образуя на обоих электродах сернокислый свинец РЬSО4 (сульфат свинца). При подключении аккумулятора к зарядному устройству электроны движутся к отрицательному электроду, нейтрализуя двухвалентные ионы свинца РЬ2+. На электроде выделяется губчатый свинец РЬ. Отдавая под влиянием напряжения внешнего источника тока по два электрона, двухвалентные ионы свинца РЬ2+ у положительного электрода окисляются в четырехвалентные ионы РЬ4+. Через промежуточные реакции ионы РЬ4+ соединяются с двумя ионами кислорода и образуют двуокись свинца РЬO2. Химические реакции в свинцовом аккумуляторе описываются уравнением: содержание в электролите серной кислоты и плотность электролита уменьшаются при разряде и увеличиваются при заряде. По плотности электролита судят о степени разряженности свинцового аккумулятора: где ΔCp - степень разряженности аккумулятора, %;РЗ и Рр - плотность электролита соответственно полностью заряженного и полностью разряженного аккумулятора при температуре 25°С, г/см2;Р25 - измеренная плотность электролита, приведенная к температуре 25°С, г/см3. Расход кислоты у положительных электродов больше, чем у отрицательных. Если учитывать количество воды, образующейся у положительных электродов, то количество кислоты, необходимое для них в течение разряда, в 1,6 раза больше, чем для отрицательных. При разряде происходит незначительное увеличение объема электролита, а при заряде - уменьшение (около 1 см3 на 1 А·ч). На 1 А·ч электрической емкости расходуется: при разряде - свинца 3,86 г, диоксида свинца 4,44 г, серной кислоты 3,67 г, а при заряде - воды 0,672 г, сульфата свинца 11,6 г.

Вопрос№55 электрохимическая коррозия металлов и способы защиты от нее.

Разрушение металла под воздействием возникающих в коррозионной среде гальванических элементов называют электрохимической коррозией. Не следует путать с электрохимической коррозией коррозию однородного материала, например, ржавление железа или т.п. При электрохимической коррозии (наиболее частая форма коррозии) всегда требуется наличие электролита (Конденсат, дождевая вода и т. д.), с которым соприкасаются электроды - либо различные элементы структуры материала, либо два различных соприкасающихся материала с различающимися окислительно-восстановительными потенциалами. Если в воде растворены ионы солей, кислот, или т.п., электропроводность ее повышается, и скорость процесса увеличивается. При соприкосновении двух металлов с различными окислительно-восстановительными потенциалами и погружении их в раствор электролита, например, дождевой воды с растворенным углекислым газом CO2, образуется гальванический элемент, так называемый коррозионный элемент. Он представляет собой не что иное, как замкнутую гальваническую ячейку. В ней происходит медленное растворение металлического материала с более низким окислительно-восстановительным потенциалом; второй электрод в паре, как правило, не корродирует. Этот вид коррозии особо присущ металлам с высокими отрицательными потенциалами. Так, совсем небольшого количества примеси на поверхности металла с большим редокспотенциалом уже достаточно для возникновения коррозионного элемента. Особо подвержены риску места соприкосновения металлов с различными потенциалами, например, сварочные швы или заклёпки. Если растворяющийся электрод коррозионно-стоек, процесс коррозии замедляется. На этом основана, например, защита железных изделий от коррозии путём оцинковки — цинк имеет более отрицательный потенциал, чем железо, поэтому в такой паре железо восстанавливается, а цинк должен корродировать. Однако в связи с образованием на поверхности цинка оксидной плёнки процесс коррозии сильно замедляется. Для защиты от электрохимической коррозии достаточно основной металл покрыть вспомогательным, при чем последний должен стоять перед основным в ряду относительной активности. Например железо чаще всего покрывают цинком.