Вопрос 39

В тетради

Вопрос 40

В тетради

Вопрос 41

ХИТ - это устройство, в котором химическая энергия непосредственно превращается в электрическую. Основой работы ХИТ является химическая реакция взаимодействия окислителя и восстановителя. В процессе взаимодействия окислитель восстанавливаясь присоединяет электроны, а восстановитель окисляясь отдает электроны. Примером окислительно-восстановительной реакции является взаимодействие окиси серебра и цинка. Батарейки, аккамуляторы применяются в электротехнике и тд

Вопрос 42

В тетради

Изобретение относится к технологии электрохимических производств. Электролизер включает цилиндрический электропроводящий корпус, анод, катод, патрубки для ввода электролита и для вывода газа. Электроды выполнены герметичными в виде полых цилиндров с полостями, сообщающимися с внешней средой через патрубки, при этом катод выполнен вписывающимся через рабочую полость в анод, в рабочей полости между боковыми цилиндрическими поверхностями электродов концентрично размещены с зазорами электропроводящие перегородки, вписывающиеся друг в друга, а в зазорах между основаниями цилиндрических электродов размещены диэлектрические прокладки с концентрическими проточками для крепления перегородок. Электрод — это система, состоящая из проводника I рода, контактирующего с проводником II рода, например, металлическая пластинка, опущенная в раствор соли этого металла. В такой системе на границе металл-раствор (твердая фаза – жидкость) возникает двойной электрический слой, которому соответствует скачок потенциала, называемый электродным потенциалом.

Вопрос 43

В тетради

Вопрос 44

В тетради

Вопрос 45

Инертным называется анод, материал которого не претерпивает окисления в ходе электролиза. Активным называется анод, материал которого может окислиться в ходе в ходе электролиза. Материалом для инертных анодов чаще всего применяют графит, уголь, платину. На инертном аноде при электролизе водных растворов щелочей, кислородосодержащих кислот и солей, а также фтороводорода и фторидов происходит электрохимическое окисление воды с выделением кислорода. В зависимости от pH раствора этот процесс протекает по разному и может быть записан различными уравнениями. В случае активного анода число контролирующих окислительных процессов возрастает до трёх: электрохимическое окисление воды с выделение кислорода, разряд аниона (т.е его окисление) и электрохимическое окисление металла анода (т.н. анодное растворение металла) .

46.

Практическое применение электролиза. Электрохимические процессы широко применяются в различных областях современной техники, в аналитической химии, биохимии и т. д. В химической промышленности электролизом получают хлор и фтор, щелочи, хлораты и перхлораты, надсерную кислоту и персульфаты, химически чистые водород и кислород и т. д. При этом одни вещества получают путем восстановления на катоде (альдегиды, парааминофенол и др.), другие электроокислением на аноде (хлораты, перхлораты, перманганат калия и др.). Электролиз в гидрометаллургии является одной из стадий переработки металлсодержащего сырья, обеспечивающей получение товарных металлов. Электролиз может осуществляться с растворимыми анодами – процесс электрорафинирования или с нерастворимыми - процесс электроэкстракции. Главной задачей при электрорафинировании металлов является обеспечения необходимой чистоты катодного металла при приемлемых энергетических расходах. В цветной металлургии электролиз используется для извлечения металлов из руд и их очистки. Электролизом расплавленных сред получают алюминий, магний, титан, цирконий, уран, бериллий и др. Для рафинирования (очистки) металла электролизом из него отливают пластины и помещают их в качестве анодов в электролизер. При пропускании тока металл, подлежащий очистке, подвергается анодному растворению, т. е. переходит в раствор в виде катионов. Затем эти катионы металла разряжаются на катоде, благодаря чему образуется компактный осадок уже чистого металла. Примеси, находящиеся в аноде, либо остаются нерастворимыми, либо переходят в электролит и удаляются. Гальванотехника – область прикладной электрохимии, занимающаяся процессами нанесения металлических покрытий на поверхность как металлических, так и неметаллических изделий при прохождении постоянного электрического тока через растворы их солей. Гальванотехника пожразделяется на гальваностегию и гальванопластику. Гальваностегия (от греч. покрывать) – это электроосаждение на поверхность металла другого металла, который прочно связывается (сцепляется) с покрываемым металлом (предметом), служащим катодом электролизера. Перед покрытием изделия необходимо его поверхность тщательно очистить (обезжирить и протравить), в противном случае металл будет осаждаться неравномерно, а кроме того, сцепление (связь) металла покрытия с поверхностью изделия будет непрочной. Способом гальваностегии можно покрыть деталь тонким слоем золота или серебра, хрома или никеля. С помощью электролиза можно наносить тончайшие металлические покрытия на различных металлических поверхностях. При таком способе нанесения покрытий, деталь используют в качестве катода, помещенного в раствор соли того металла, покрытие из которого необходимо получить. В качестве анода используется пластинка из того же металла. Гальванопластика – получение путем электролиза точных, легко отделяемых металлических копий относительно значительной толщины с различных как неметаллических, так и металлических предметов, называемых матрицами. С помощью гальванопластики изготовляют бюсты, статуи и т. д. Гальванопластика используется для нанесения сравнительно толстых металлических покрытий на другие металлы (например, образование "накладного" слоя никеля, серебра, золота и т. д.). Кроме указанных выше, электролиз нашел применение и в других областях: получение оксидных защитных пленок на металлах (анодирование);электрохимическая обработка поверхности металлического изделия (полировка);электрохимическое окрашивание металлов (например, меди, латуни, цинка,хрома и др.);очистка воды – удаление из нее растворимых примесей. В результате получается так называемая мягкая вода (по своим свойствам приближающаяся к дистиллированной); электрохимическая заточка режущих инструментов (например, хирургических ножей, бритв и т.д.). Очистка или рафинирование металлов. Процесс происходит в электролитической ванне. Анодом служит металл, подлежащий очистке, катодом — тонкая пластинка из чистого металла, а электролитом — раствор соли данного металла, например, при рафинировании меди — раствор медного купороса. В загрязненных металлах могут содержаться ценные примеси. Так, в меди часто содержится никель и серебро. Для того чтобы на катоде выделялся только чистый металл, необходимо учитывать, что выделение каждого вещества начинается лишь при некоторой определенной разности потенциалов между электродами, называемой "потенциалом разложения". При надлежащем ее выборе из раствора медного купороса на катоде выделяется чистая медь, а примеси выпадают в виде осадка или переходят в раствор.

Вопрос 47 в тетради Вопрос 48 в тетради Вопрос 49 В тетради Вопрос 50 В тетради Вопрос 51 В тетради Вопрос 52 В тетради Вопрос 53 В тетради 55 вопрос

Металлические покрытия в зависимости от их роли в гальванической паре с основным металлом подразделяются на анодные и катодные. Анодное покрытие изготовляется из более активного металла, чем металл, защищаемый от коррозии конструкций. При нарушении целостности анодного покрытия разрушается металл покрытия. Катодное покрытие выполняется из менее активного металла, чем металл, защищаемой конструкции. При нарушении целостности катодного покрытия начинает корродировать металл конструкции. В зависимости от способа осуществления различают высокотемпературные и гальванические металлические покрытия.

Высокотемпературные покрытия могут осуществляться след способами: 1 Окунанием защищаемого изделия в расплав легкоплавкого металла(Zn Sn Pb Al) через слой флюса, удаляющий с изделий оксиды и улучшающий их смачиваемость расплавленным металлом. 2 Распылением жидкого металла на пов-ть защищаемой конструкции струей сжатого воздуха с помощью электродугового или газового распылителя. В первом случае металлическая проволока, подаваемая в распылитель – металлизатор плавится электродугой, во втором – в струе горячего газа. Этот способ используется в ремонтно-восстановительных работах для наращивания изношенного слоя металла, наварки стеллита или нихрома на выхлопные патрубки двигателей внутр сгорания, хромирования труб из пористой стали. 3 Плакированием, те нанесением пленок защитного металла путем совместного проката. Метод приемлем только для листов и некоторых профилей проката. Промышленностью выпускается дюраль и Амг-6, плакированные чистым алюминием, что значительно повышает коррозийную стойкость металлов, а также сталь, плакированная нержавеющей сталью Х18Н10, и др аналогичные материалы. 4 Термодиффузионным способом, заключающимся в насыщении поверхности защищаемого металл легирующей компонентой(Cr Al Si), которая находится в газовой фазе в виде летучего соединения. По наиболее часто реализуемому промышленностью способу защищаемые стальные изделия помещаются в стальной контейнер, заполненный порошкообразной смесью, способной генерировать при нагреве газообразные соединения легирующего элемента (CrCl3 AlCl3 SiCl4). Детали выдерживаются в контейнере при 900-1000С в течении 2-6 часов. Основная реакция, приводящая к насыщению пов-ти легирующей компонентой, имеет вид: Fe+MeHal_n ->FeHal₂+Me, где Hal=Cl. Так, при термохромировании порошкообразная смесь содержит след-е компоненты: феррохром – носитель хрома50%, песок(глина) – наполнитель, препятствующий слипанию хромосодержащих частиц и их прилипанию к пов-ти стальных деталей, хлорид аммония (NH4Cl) – соль, генерирующая при разложении активную газовую среду. Процесс термохромирования осущ-ют при t=1050C в течение 6 часов. Толщина диффузного слоя хрома сост-ет 0,25мм, концентрация хрома на пов-ти стали составляет 50%. Процесс термохромирования может быть представлен след реакциями:NH4Cl->NH4+HCl ; Cr+2HCl->CrCl2+H2; Fe+2CrCl2->FeCl2+Cr. Процесс термодиффузионного насыщения пов-ти стали алюминием, называемый алитированием, аналогичен термохромированию.

Гальванические металлические покрытия (Zn Sn Cr Ni) осущ-ся электролизом с растворенным анодом и широко используются в машиностроении. Защищаемую деталь присоединяют к отриц полюсу источника постоянного тока – катоду и помещают его в электролит между двумя пластинами из металла покрытия, которые присоединяют к положительному полюсу ист тока – аноду. Электролит представляет собой водный раствор соли металла покрытия, чаще всего сульфата металла покрытия. Через электролизер пропускают в заданном вресенном и темпер-ом режимах ток определенной силы. При этом пластины из металла покрытия растворяются, а находящаяся между ними деталь покрывается защитным металлом. Схема электролизера для осущ-я гальванопокрытия и процессы происходящие в нем:

Обработка каррозионной среды производится с помощью специальных веществ, которые называются ингибиторами(замедлителями коррозии). Они понижают коррозийную активность среды. Ингибиторы можно разделить по составу – на неорганические (NaNO2, Na2SiO3, (NaPO3)6) и органические (уротропин), по механизму действия – на анодные и катодные и экранирующие. Анодные ингибиторы замедляют анодный процесс на пов-ти изделия, образуя тонкие защитные пленки и пассивируя металл. Катодные ингибиторы замедляют процесс восстановления ионов водорода или молекулярного кислорода, повышая тем самым перенапряжения катодного процесса. Экранирующие ингибиторы обладают смешанным действием. Они образуют на пов-ти изделия адсорбционный слой или защитную пленку нерастворимых продуктов, образующихся при взаимодействии ингибиторов с первичными анодными или катодными продуктами коррозии. Ингибиторы обладают избирательным действием, суть которого состоит в том, что для каждой группы металлов и сплавов нужны только определенные ингибиторы. Они находят широкое применение для нейтрализации кислых сред и обескислороживание воды. И используются для консервации металлического оборудования(паровые котлы). Широкое распр-е в настоящее время получили летучие ингибиторы, которые обладают высокой упругостью пара. Они используются в виде пленки, бумаги, пропитанной летучим ингибитором для длительной консервации металлических деталей.