Στην εργασία 20 του OGE στη χημεία, πρέπει να δώσετε μια ολοκληρωμένη λύση. Λύση στην εργασία 20 - σύνταξη της εξίσωσης μιας χημικής αντίδρασης χρησιμοποιώντας τη μέθοδο ηλεκτρονικό ισοζύγιο.
Θεωρία για εργασία Νο 20 ΟΓΕ στη χημεία
Έχουμε ήδη μιλήσει για αντιδράσεις οξειδοαναγωγής στο. Τώρα ας δούμε τη μέθοδο ηλεκτρονικού ισοζυγίου χρησιμοποιώντας ένα τυπικό παράδειγμα, αλλά πριν από αυτό θα μάθουμε τι είναι αυτή η μέθοδος και πώς να τη χρησιμοποιήσουμε.
Μέθοδος ηλεκτρονικής ισορροπίας
Μέθοδος ηλεκτρονικού ισοζυγίου - μέθοδος εξισορρόπησης χημικές αντιδράσεις, με βάση τις αλλαγές στις καταστάσεις οξείδωσης των ατόμων σε χημικές ενώσεις.
Ο αλγόριθμος των ενεργειών μας είναι ο εξής:
- Υπολογίζουμε τη μεταβολή της κατάστασης οξείδωσης κάθε στοιχείου στην εξίσωση της χημικής αντίδρασης
- Επιλέγουμε μόνο εκείνα τα στοιχεία που έχουν αλλάξει κατάσταση οξείδωσης
- Για τα στοιχεία που βρέθηκαν, συντάσσουμε μια ηλεκτρονική ζυγαριά, η οποία αποτελείται από την καταμέτρηση του αριθμού των αποκτηθέντων ή δεδομένων ηλεκτρονίων
- Εύρεση του ελάχιστου κοινού πολλαπλάσιου των μεταφερόμενων ηλεκτρονίων
- Οι τιμές που προκύπτουν είναι οι συντελεστές της εξίσωσης (με σπάνιες εξαιρέσεις)
Χρησιμοποιώντας τη μέθοδο του ηλεκτρονικού ισοζυγίου, τακτοποιήστε τους συντελεστές στην εξίσωση αντίδρασης, το διάγραμμα της οποίας
HI + H2SO4 → I2 + H2S + H2O
Προσδιορίστε τον οξειδωτικό και τον αναγωγικό παράγοντα.
Λοιπόν, ας δημιουργήσουμε μια ηλεκτρονική ισορροπία. Σε αυτή την αντίδραση αλλάζουμε τις καταστάσεις οξείδωσης θείο Και ιώδιο .
Το θείο ήταν σε κατάσταση οξείδωσης +6, και στα προϊόντα -2. Το ιώδιο είχε κατάσταση οξείδωσης -1, αλλά έγινε 0.
Εάν έχετε δυσκολίες με τον υπολογισμό, θυμηθείτε.
1 | S +6 + 8ē → S –2
4 | 2I –1 – 2ē → I 2
Το θείο παίρνει 8 ηλεκτρόνια, αλλά το ιώδιο δίνει μόνο δύο - ένα συνολικό πολλαπλάσιο του 8 και πρόσθετους παράγοντες 1 και 4!
Τακτοποιούμε τους συντελεστές στην εξίσωση αντίδρασης σύμφωνα με τα δεδομένα που λαμβάνονται:
8HI + H2SO4 = 4I2 + H2S + 4H2O
Μην ξεχάσετε να επισημάνετε ότι το θείο σε κατάσταση οξείδωσης είναι +6 μέσο οξείδωσης , ΕΝΑ ιώδιο σε κατάσταση οξείδωσης -1 - αναγωγικό μέσο.
321–340 . Για αυτήν την αντίδραση, επιλέξτε τους συντελεστές χρησιμοποιώντας τη μέθοδο του ηλεκτρονικού ισοζυγίου. Προσδιορίστε τον οξειδωτικό και τον αναγωγικό παράγοντα.
321. KClO 3 + Na 2 SO 3 + = KCl + Na 2 SO 4.
322. Au + HNO 3 + HCl = AuCl 3 + NO + H 2 O.
323. P + HNO 3 + H 2 O = H 3 PO 4 + NO.
324. Cl 2 + I 2 + H 2 O = HCl + HIO 3.
325. MnS + HNO 3 = MnSO 4 + NO 2 + H 2 O.
326. HCl + HNO 3 = Cl 2 + NO + H 2 O.
327. H 2 S + HNO 3 = S + NO + H 2 O.
328. HClO 4 + SO 2 + H 2 O = HCl + H 2 SO 4.
329. Ως + HNO 3 = H 3 AsO 4 + NO 2 + H 2 O.
330. KI + KNO 2 + H 2 SO 4 = I 2 + NO + K 2 SO 4 + H 2 O.
331. KNO 2 + S = K 2 S + N 2 + SO 2.
332. HI + H 2 SO 4 = I 2 + H 2 S + H 2 O.
333. H 2 SO 3 + H 2 S = S + H 2 O.
334. H 2 SO 3 + H 2 S = S + H 2 O.
335. Cr 2 (SO 4) 3 + Br 2 + KOH = K 2 CrO 4 + KBr + K 2 SO 4 + H 2 O.
336. P + H 2 SO 4 = H 3 PO 4 + SO 2 + H 2 O.
337. H 2 S + Cl 2 + H 2 O = H 2 SO 4 + HCl.
338. P + HIO 3 + H 2 O = H 3 PO 4 + HI.
339. NaAsO 2 + I 2 + NaOH = Na 3 AsO 4 + HI.
340. K 2 Cr 2 O 7 + SnCl 2 + HCl = CrCl 3 + SnCl 4 + KCl + H 2 O.
341. Δημιουργήστε ένα γαλβανικό κύκλωμα χρησιμοποιώντας Cu, Pb, CuCl 2 και Pb(NO 3) 2. Γράψτε τις εξισώσεις των διεργασιών των ηλεκτροδίων και υπολογίστε το emf αυτού του στοιχείου (οι συγκεντρώσεις του διαλύματος είναι 1 mol/l).
Απάντηση: EMF = 0,463 V.
342. Σχεδιάστε ένα διάγραμμα γαλβανικής κυψέλης που αποτελείται από πλάκες σιδήρου και κασσίτερου βυθισμένες σε διαλύματα χλωριούχου σιδήρου (II) και κασσίτερου (II), αντίστοιχα. Γράψτε τις εξισώσεις των διεργασιών των ηλεκτροδίων και υπολογίστε το emf αυτού του στοιχείου (οι συγκεντρώσεις του διαλύματος είναι 1 mol/l).
Απάντηση: EMF = 0,314 V.
343. Το γαλβανικό στοιχείο αποτελείται σύμφωνα με το σχήμα: Ni | NiSO 4 (0,1 M) || AgNO 3 (0,1 M) | Αγ. Γράψτε τις εξισώσεις των διεργασιών των ηλεκτροδίων και υπολογίστε το EMF αυτού του στοιχείου.
Απάντηση: EMF =1,019 V.
344. Σχεδιάστε ένα διάγραμμα μιας γαλβανικής κυψέλης που αποτελείται από πλάκες σιδήρου και υδραργύρου βυθισμένες σε διαλύματα των αλάτων τους. Γράψτε τις εξισώσεις των διεργασιών των ηλεκτροδίων και υπολογίστε το emf αυτού του στοιχείου (οι συγκεντρώσεις του διαλύματος είναι 1 mol/l).
Απάντηση: EMF =1,294 V.
345. Από τα τέσσερα μέταλλα Ag, Cu, Al και Sn, επιλέξτε εκείνα τα ζεύγη που δίνουν το χαμηλότερο και το υψηλότερο emf του γαλβανικού στοιχείου που αποτελείται από αυτά.
Απάντηση:ένα ζευγάρι Cu και Ag έχει ελάχιστο emf,
ζεύγος Al και Ag – μέγιστη εμφ.
346. Σχεδιάστε ένα διάγραμμα δύο γαλβανικών κυψελών, στο ένα από τα οποία το καλώδιο θα είναι η κάθοδος και στο άλλο η άνοδος. Γράψτε εξισώσεις για διεργασίες ηλεκτροδίων και υπολογίστε το emf κάθε στοιχείου.
347. Σχεδιάστε ένα διάγραμμα γαλβανικής κυψέλης που αποτελείται από πλάκες μολύβδου και ψευδαργύρου βυθισμένες σε διαλύματα των αλάτων τους, όπου = = 0,01 mol/l. Γράψτε τις εξισώσεις των διεργασιών των ηλεκτροδίων και υπολογίστε το EMF αυτού του στοιχείου.
Απάντηση: EMF = 0,637 V.
348. Σχεδιάστε ένα διάγραμμα γαλβανικής κυψέλης που αποτελείται από πλάκες αλουμινίου και ψευδαργύρου βυθισμένες σε διαλύματα των αλάτων τους, όπου = = 0,1 mol/l. Γράψτε τις εξισώσεις των διεργασιών των ηλεκτροδίων και υπολογίστε το EMF αυτού του στοιχείου.
Απάντηση: EMF = 0,899 V.
349.
Απάντηση: EMF =0,035 V.
350. Σχεδιάστε ένα διάγραμμα μιας γαλβανικής κυψέλης που αποτελείται από μια πλάκα ψευδαργύρου βυθισμένη σε διάλυμα νιτρικού ψευδαργύρου 0,1 M και μια πλάκα μολύβδου βυθισμένη σε διάλυμα νιτρικού μολύβδου 1 M. Γράψτε τις εξισώσεις των διεργασιών των ηλεκτροδίων και υπολογίστε το EMF αυτού του στοιχείου.
Απάντηση: EMF = 0,666 V.
351. Σχεδιάστε ένα διάγραμμα ενός γαλβανικού στοιχείου στο οποίο το ένα ηλεκτρόδιο είναι νικέλιο με = 0,1 mol/l και το δεύτερο είναι μόλυβδος με = 0,0001 mol/l. Γράψτε τις εξισώσεις των διεργασιών των ηλεκτροδίων και υπολογίστε το EMF αυτού του στοιχείου.
Απάντηση: EMF = 0,035 V.
352. Σχεδιάστε ένα διάγραμμα μιας γαλβανικής κυψέλης που αποτελείται από μια πλάκα καδμίου βυθισμένη σε διάλυμα θειικού καδμίου 0,1 M και μια πλάκα αργύρου βυθισμένη σε διάλυμα νιτρικού αργύρου 0,01 M. Γράψτε τις εξισώσεις των διεργασιών των ηλεκτροδίων και υπολογίστε το EMF αυτού του στοιχείου.
Απάντηση: EMF = 1,113 V.
353. Σχεδιάστε ένα διάγραμμα ενός γαλβανικού στοιχείου που αποτελείται από δύο πλάκες αλουμινίου βυθισμένες σε διαλύματα του άλατος του με συγκέντρωση = 1 mol/l στο ένα ηλεκτρόδιο και = 0,1 mol/l στο άλλο ηλεκτρόδιο. Γράψτε τις εξισώσεις των διεργασιών των ηλεκτροδίων και υπολογίστε το EMF αυτού του στοιχείου.
Απάντηση: EMF = 0,029 V.
354. Σχεδιάστε ένα διάγραμμα γαλβανικού στοιχείου που αποτελείται από δύο ηλεκτρόδια αργύρου βυθισμένα σε διαλύματα AgNO 3 0,0001 mol/L και 0,1 mol/L. Γράψτε τις εξισώσεις των διεργασιών των ηλεκτροδίων και υπολογίστε το EMF αυτού του στοιχείου.
Απάντηση: EMF = 0,563 V.
355. Να γράψετε τις εξισώσεις των διεργασιών των ηλεκτροδίων, τη συνολική αντίδραση και να υπολογίσετε το EMF του γαλβανικού στοιχείου Ni | NiSO 4 (0,01 M) || Cu(NO 3) 2 (0,1 M) | Cu.
Απάντηση: EMF = 0,596 V.
356. Σχεδιάστε ένα διάγραμμα μιας γαλβανικής κυψέλης που αποτελείται από μια πλάκα καδμίου βυθισμένη σε διάλυμα νιτρικού καδμίου 0,1 M και μια πλάκα αργύρου βυθισμένη σε διάλυμα νιτρικού αργύρου 1 M. Γράψτε τις εξισώσεις των διεργασιών των ηλεκτροδίων και υπολογίστε το EMF αυτού του στοιχείου.
Απάντηση: EMF = 1,233 V.
357. Σχεδιάστε ένα διάγραμμα ενός γαλβανικού στοιχείου που αποτελείται από δύο πλάκες αλουμινίου βυθισμένες σε διαλύματα του άλατος του με συγκέντρωση = 1 mol/l στο ένα ηλεκτρόδιο και = 0,01 mol/l στο άλλο ηλεκτρόδιο. Γράψτε τις εξισώσεις των διεργασιών των ηλεκτροδίων και υπολογίστε το EMF αυτού του στοιχείου.
Απάντηση: EMF = 0,059 V.
358. Σχεδιάστε ένα διάγραμμα ενός γαλβανικού στοιχείου που αποτελείται από δύο ηλεκτρόδια χαλκού βυθισμένα σε διαλύματα 0,001 M και 0,1 M Cu(NO 3) 2. Γράψτε τις εξισώσεις των διεργασιών των ηλεκτροδίων και υπολογίστε το EMF αυτού του στοιχείου.
Απάντηση: EMF = 0,059 V.
359. Σχεδιάστε ένα διάγραμμα ενός γαλβανικού στοιχείου που αποτελείται από δύο πλάκες νικελίου βυθισμένες σε διαλύματα άλατος νικελίου με συγκέντρωση = 1 mol/l στο ένα ηλεκτρόδιο και = 0,01 mol/l στο άλλο ηλεκτρόδιο. Γράψτε τις εξισώσεις των διεργασιών των ηλεκτροδίων και υπολογίστε το EMF αυτού του στοιχείου.
Απάντηση: EMF = 0,059 V.
360. Σχεδιάστε ένα διάγραμμα ενός γαλβανικού στοιχείου που αποτελείται από δύο ηλεκτρόδια μολύβδου βυθισμένα σε διαλύματα 0,001 mol/l και 1 mol/l Pb(NO 3) 2. Γράψτε τις εξισώσεις των διεργασιών των ηλεκτροδίων και υπολογίστε το EMF αυτού του στοιχείου.
Απάντηση: EMF = 0,088 V.
361. Ως αποτέλεσμα της διέλευσης ρεύματος μέσω ενός υδατικού διαλύματος θειικού ψευδαργύρου για 5 ώρες, απελευθερώθηκαν 6 λίτρα οξυγόνου. Προσδιορίστε την ένταση του ρεύματος. Γράψτε τις εξισώσεις για τις αντιδράσεις που συμβαίνουν σε αδρανή ηλεκτρόδια κατά την ηλεκτρόλυση του ZnSO 4.
Απάντηση: Ι= 5,74 A.
362. Με ποια σειρά θα εκκενωθούν τα μεταλλικά ιόντα στην κάθοδο κατά την ηλεκτρόλυση τετηγμένων μιγμάτων αλάτων KCl, ZnCl 2, MgCl 2. Εξήγησε την απάντησή σου.
Απάντηση: ZnCl2(D μι=2,122 B), MgCl2 (D μι= 3,72 V),
KCl(D μι= 4,28 V).
363. Ως αποτέλεσμα της διέλευσης ρεύματος 1,2 Α μέσω υδατικού διαλύματος άλατος δισθενούς μετάλλου για 1 ώρα, απελευθερώθηκαν 2,52 g μετάλλου. Καθορίζω ατομική μάζααυτό το μέταλλο.
Απάντηση: Μ(Cd) = 112,5 g/mol.
364. Πόσα γραμμάρια χαλκού θα εναποτεθούν στην κάθοδο όταν ρεύμα 5 Α διέρχεται από διάλυμα θειικού χαλκού για 10 λεπτά;
Απάντηση: μ(Cu) = 0,987 g.
365. Γράψτε τις εξισώσεις για τις αντιδράσεις που συμβαίνουν σε αδρανή ηλεκτρόδια κατά την ηλεκτρόλυση του χλωριούχου καλίου που βρίσκεται: α) στο τήγμα; β) σε διάλυμα.
366. Κατά την ηλεκτρόλυση διαλύματος θειικού χαλκού με ηλεκτρόδια χαλκού η μάζα της καθόδου αυξήθηκε κατά 40 γρ. Ποια ποσότητα ηλεκτρισμού (σε κουλόμπ) πέρασε από το διάλυμα;
Απάντηση: Π= 121574,8 Κλ.
367. Ποια μάζα καδμίου απελευθερώνεται στην κάθοδο αν διέλθει ρεύμα 3,35 Α από διάλυμα θειικού καδμίου για 1 ώρα;
Απάντηση: μ(Cd) = 7 γρ.
368. Ποια μάζα αργύρου απελευθερώνεται στην κάθοδο εάν ηλεκτρικό ρεύμα 0,67 A διέλθει από διάλυμα νιτρικού αργύρου για 20 ώρες;
Απάντηση: μ(Ag) = 53,9 g.
369. Γράψτε τις εξισώσεις για τις αντιδράσεις που συμβαίνουν στα ηλεκτρόδια κατά την ηλεκτρόλυση υδατικό διάλυμα CuCl 2: α) με αδρανή άνοδο. β) με άνοδο χαλκού.
370. Γράψτε τις εξισώσεις για τις αντιδράσεις που συμβαίνουν στα ηλεκτρόδια κατά την ηλεκτρόλυση υδατικού διαλύματος Zn(NO 3) 2: α) με αδρανή άνοδο. β) με άνοδο ψευδαργύρου.
371. Ποια ποσότητα χλωρίου θα απελευθερωθεί στην άνοδο ως αποτέλεσμα της διέλευσης ρεύματος 5 Α από διάλυμα χλωριούχου αργύρου για 1 ώρα;
Απάντηση: V(Cl 2) = 2 l.
372. Ποια ποσότητα νικελίου θα απελευθερωθεί όταν ένα ρεύμα 5 Α διοχετευτεί από διάλυμα νιτρικού νικελίου για 5,37 ώρες; Γράψτε τις εξισώσεις για τις αντιδράσεις που συμβαίνουν σε αδρανή ηλεκτρόδια.
Απάντηση: μ(Ni) = 29,4 g.
373. Κατά την ηλεκτρόλυση ενός διαλύματος θειικού νικελίου, απελευθερώνονται 4,2 λίτρα οξυγόνου (n.o.). Πόσα γραμμάρια νικελίου θα εναποτεθούν στην κάθοδο;
Απάντηση: μ(Ni) = 22 g.
374. Πόσο ηλεκτρικό ρεύμα θα χρειαστεί για να παραχθούν 44,8 λίτρα υδρογόνου με ηλεκτρόλυση υδατικού διαλύματος χλωριούχου καλίου; Γράψτε τις εξισώσεις για τις αντιδράσεις που συμβαίνουν σε αδρανή ηλεκτρόδια.
Απάντηση: Π= 386000 Cl.
375. Υπολογίστε τη μάζα του αργύρου που απελευθερώνεται στην κάθοδο όταν ρεύμα 7 A διέρχεται από διάλυμα νιτρικού αργύρου για 30 λεπτά.
Απάντηση: μ(Ag) = 14 g.
376. Πόσο καιρό θα πάρει για πλήρης αποσύνθεση 2 moles νερού με ρεύμα 2 A;
Απάντηση: 53,6 ώρες
377. Βρείτε τον όγκο του οξυγόνου (αρ.) που θα απελευθερωθεί όταν ρεύμα 6 Α διέλθει από υδατικό διάλυμα ΚΟΗ για 30 λεπτά.
Απάντηση: V(Ο 2) = 627 ml.
378. Βρείτε τον όγκο του υδρογόνου (n.s.) που θα απελευθερωθεί όταν ρεύμα 3 Α διέλθει από υδατικό διάλυμα H 2 SO 4 για 1 ώρα.
Απάντηση: V(Η 2) = 1,25 λίτρο.
379. Κατά την ηλεκτρόλυση ενός υδατικού διαλύματος SnCl 2 στην άνοδο, απελευθερώθηκαν 4,48 λίτρα χλωρίου (αρ.). Βρείτε τη μάζα του κασσίτερου που απελευθερώνεται στην κάθοδο.
Απάντηση: μ(Sn) = 23,7 g.
380. Όταν ένα ρεύμα 1,5 Α διήλθε μέσω διαλύματος άλατος τρισθενούς μετάλλου για 30 λεπτά, απελευθερώθηκαν 1,071 g μετάλλου στην κάθοδο. Να υπολογίσετε την ατομική μάζα του μετάλλου.
Απάντηση: A r(In) = 114,8 amu
1. Τι ονομάζεται γαλβανική κυψέλη; Περιγράψτε την αρχή της λειτουργίας του.
2. Τι είναι στάνταρ δυναμικό ηλεκτροδίου?
3. Τι συνέβη ηλεκτροκινητική δύναμηγαλβανικό στοιχείο; Πώς υπολογίζεται το emf ενός γαλβανικού στοιχείου για τυπικές συνθήκες και συνθήκες διαφορετικές από τις τυπικές;
4. Ποια είναι η διαφορά μεταξύ μεταλλικών και γαλβανικών κυψελών συγκέντρωσης;
5. Ποιες διεργασίες συμβαίνουν κατά τη λειτουργία ενός γαλβανικού στοιχείου που αποτελείται από ηλεκτρόδια σιδήρου και αργύρου βυθισμένα σε διαλύματα των αλάτων τους;
6. Σχεδιάστε διαγράμματα γαλβανικών στοιχείων στα οποία το ηλεκτρόδιο υδραργύρου είναι: α) η άνοδος. β) κάθοδος.
7. Τι είναι η ηλεκτρόλυση;
8. Ονομάστε τα προϊόντα ηλεκτρόλυσης υδατικού διαλύματος νιτρικού χαλκού σε αδιάλυτη άνοδο.
9. Να ορίσετε το φαινόμενο της υπέρτασης. Πότε εμφανίζεται;
Διάβρωση μετάλλων
Διάβρωση – είναι μια αυθόρμητη διαδικασία καταστροφής υλικών και προϊόντων που παράγονται από αυτά ως αποτέλεσμα φυσικής και χημικής έκθεσης στο περιβάλλον, κατά την οποία το μέταλλο περνά σε οξειδωμένη (ιονική) κατάσταση και χάνει τις εγγενείς του ιδιότητες.
Μέταλλα και κράματα που έρχονται σε επαφή με περιβάλλον(αέρια ή υγρά) υπόκεινται σε καταστροφή. Ο ρυθμός διάβρωσης των μετάλλων και των μεταλλικών επικαλύψεων σε ατμοσφαιρικές συνθήκες καθορίζεται από την πολύπλοκη επίδραση πολλών παραγόντων: παρουσία απορροφημένης υγρασίας στην επιφάνεια, ατμοσφαιρική ρύπανση με διαβρωτικές ουσίες, αλλαγές στη θερμοκρασία του αέρα και των μετάλλων, τη φύση της διάβρωσης προϊόντα κ.λπ.
Σύμφωνα με τους νόμους της χημικής θερμοδυναμικής, οι διεργασίες διάβρωσης προκύπτουν και προχωρούν αυθόρμητα μόνο εάν η ενέργεια Gibbs του συστήματος μειωθεί (Δ σολ<0).
91.1 Ταξινόμηση διεργασιών διάβρωσης
1. Ανά είδος καταστροφήςΗ διάβρωση μπορεί να είναι συνεχής ή τοπική. Εάν η διάβρωση κατανέμεται ομοιόμορφα, δεν αποτελεί κίνδυνο για τις κατασκευές και τις συσκευές, ειδικά σε περιπτώσεις όπου οι απώλειες μετάλλων δεν υπερβαίνουν τα τεχνικά δικαιολογημένα πρότυπα. Η τοπική διάβρωση είναι πολύ πιο επικίνδυνη, αν και η απώλεια μετάλλου μπορεί να είναι μικρή. Ο κίνδυνος είναι ότι, μειώνοντας την αντοχή μεμονωμένων τμημάτων, μειώνει απότομα την αξιοπιστία των κατασκευών, των κατασκευών και των συσκευών.
2. Σύμφωνα με τις συνθήκες ροήςδιάκριση: ατμοσφαιρικό, αέριο, υγρό, υπόγειο, θαλάσσιο, διάβρωση εδάφους, διάβρωση από αδέσποτα ρεύματα, διάβρωση υπό τάση κ.λπ.
3 . Σύμφωνα με τον μηχανισμό της διαδικασίας διάβρωσηςδιαφοροποιούν χημική ουσίαΚαι ηλεκτροχημικήδιάβρωση.
Χημική διάβρωσημπορεί να συμβεί κατά την αλληλεπίδραση με ξηρά αέρια οξειδωτικά μέσα και διαλύματα μη ηλεκτρολυτών. Τα περισσότερα μέταλλα αλληλεπιδρούν με αέρια σε υψηλές θερμοκρασίες. Σε αυτή την περίπτωση, δύο διεργασίες συμβαίνουν στην επιφάνεια: οξείδωση μετάλλων και συσσώρευση προϊόντων οξείδωσης, που μερικές φορές εμποδίζουν την περαιτέρω διάβρωση. Γενικά, η εξίσωση αντίδρασης για την οξείδωση των μετάλλων με οξυγόνο είναι η εξής:
ΧΜ+ y/2 O 2 = M ΧΟ y. (1)
Η ενέργεια Gibbs της οξείδωσης μετάλλων είναι ίση με την ενέργεια Gibbs σχηματισμού οξειδίου, αφού Δ σολσχηματισμός απλών ουσιών ισούται με 0. Για την αντίδραση οξείδωσης (1) ισούται με
∆G=∆σολ 0 – ln Π O2,
όπου ∆ σολ 0 – τυπική ενέργεια Gibbs της αντίδρασης. Π O 2 – σχετική πίεση οξυγόνου.
Μέθοδοι προστασίας από τη διάβρωση αερίων: κράμα μετάλλων, δημιουργία προστατευτικών επικαλύψεων στην επιφάνεια και αλλαγή των ιδιοτήτων του περιβάλλοντος αερίου.
Ηλεκτροχημική διάβρωση μετάλλωναναπτύσσεται όταν το μέταλλο έρχεται σε επαφή με διαλύματα ηλεκτρολυτών (όλες οι περιπτώσεις διάβρωσης σε υδατικά διαλύματα, καθώς ακόμη και το καθαρό νερό είναι αδύναμος ηλεκτρολύτης και το θαλασσινό νερό είναι ισχυρό). Οι κύριοι οξειδωτικοί παράγοντες είναι το νερό, το διαλυμένο οξυγόνο και τα ιόντα υδρογόνου.
Αιτία ηλεκτροχημικής διάβρωσηςείναι ότι η επιφάνεια ενός μετάλλου είναι πάντα ενεργειακά ανομοιογενής λόγω της παρουσίας ακαθαρσιών στα μέταλλα, διαφορών στη χημική και φασική σύνθεση του κράματος κ.λπ. Αυτό οδηγεί στο σχηματισμό μικρογαλβανικών στοιχείων στην επιφάνεια σε υγρή ατμόσφαιρα. Σε περιοχές του μετάλλου που έχουν πιο αρνητική δυναμική, συμβαίνει η διαδικασία οξείδωσης αυτού του μετάλλου:
M 0 + ne– =Μ n+ (ανοδική διεργασία).
Οι οξειδωτικοί παράγοντες που δέχονται ηλεκτρόνια στην κάθοδο ονομάζονται καθοδικοί αποπολωτές. Οι καθοδικοί αποπολωτές είναι: ιόντα υδρογόνου (αποπόλωση υδρογόνου), μόρια οξυγόνου (αποπόλωση οξυγόνου).
1. Συμπληρώστε τις εξισώσεις αντίδρασης (όπου χρειάζεται), επιλέξτε τους συντελεστές χρησιμοποιώντας τη μέθοδο ηλεκτρονικής ισορροπίας. Υπολογίστε την ισοδύναμη μάζα του οξειδωτικού παράγοντα.
α) Cr 2 (SO 4) 3 + KClO 3 + NaOH = KCl + ...
β) Cu 2 S + O 2 + CaCO 3 = CuO + CaSO 3 + CO 2
γ) Zn + H 2 SO 4 (συμπ.) = H 2 S + ...
δ) FeS + O 2 = Fe 2 O 3 + ...
ε) NaMnO 4 + HI = I 2 + NaI + ...
ε) NaMnO 4 + KNO 2 + H 2 SO 4 = ...
ζ) KMnO 4 + S = K 2 SO 4 + MnO 2
η) Cr(OH) 3 + Ag 2 O + NaOH → Ag + ...
i) Cr(OH) 3 + Br 2 + NaOH → NaBr + ...
ι) NH 3 + KMnO 4 + KOH → KNO 3 + ...
2. Συμπληρώστε την εξίσωση ORR, επιλέξτε τους συντελεστές χρησιμοποιώντας τη μέθοδο ιόντων ηλεκτρονίων, υπολογίστε τις μοριακές μάζες των ισοδυνάμων του οξειδωτικού και του αναγωγικού παράγοντα στην αντίδραση:
α) K 2 Cr 2 O 7 + H 2 S + H 2 SO 4 → Cr 2 (SO 4) + S+…
β) Na 3 AsO 3 +KMnO 4 +KOH→Na 3 AsO 4 +K 2 MnO 4 + ...
γ) NaNO 2 +KJ+H 2 SO 4 →J 2 +NO+…
δ) KMnO 4 + H 2 O 2 + H 2 SO 4 → MnSO 4 +…
ε) H 2 O 2 + KJO 3 + H 2 SO 4 → J 2 + O 2 +…
ε) Cr 2 (SO 4) 3 + KClO 3 + NaOH → Na 2 CrO 4 + KCl + ...
ζ) FeCl 2 + HClO 4 + HCl → Cl 2 + ...
η) NaNO 2 +K 2 Cr 2 O 7 + H 2 SO 4 → NaNO 3 + ...
i) KMnO 4 + MnSO 4 + H 2 O → H 2 SO 4 + ...
ι) KMnO 4 +HCl → Cl 2 + ...
λ) KMnO 4 + H 2 SO 4 + H 2 C 2 O 4 → CO 2 + ...
m) H 2 O 2 + CrCl 3 + KOH → K 2 CrO 4 + H 2 O + ...
3. Υπολογίστε το EMF της διαδικασίας και προσδιορίστε σε ποια κατεύθυνση αυτό το ORR εμφανίζεται αυθόρμητα:
H 2 SO 4 + 2 HCl ↔ Cl 2 + H 2 SO 3 + H 2 O;
(φ o (Cl 2 /2Cl ―)=+1,36V, φº(SO 4 2― /SO 3 2―) = +0,22 V)
4. Προς ποια κατεύθυνση προχωρά αυτό το OVR αυθόρμητα:
CuSO 4 + Zn ↔ ZnSO 4 + Cu;
(φ o (Zn 2+ /Zn) = -0,76V, φº(Cu 2+ /Cu) = +0,34 V)
5. Προς ποια κατεύθυνση προχωρά αυτό το OVR αυθόρμητα:
2NaCl+Fe 2 (SO 4) 3 ↔2FeSO 4 +Cl 2 + Na 2 SO 4
φº(Cl 2 /2Cl –)=+1,36V, φº(Fe 3+ /Fe 2+)=+0,77V.
6. Προς ποια κατεύθυνση προχωρά αυτό το OVR αυθόρμητα:
2KMnO 4 + 5SnSO 4 + 8H 2 SO 4 ↔ 2MnSO 4 + 5Sn(SO 4) 2 + K 2 SO 4 + 8H 2 O?
φº(MnO 4 - /Mn 2+)=+1,51V, φº(Sn 4+ /Sn 2+)=+0,15V. Να αιτιολογήσετε την απάντησή σας.
7. Επιτρέπεται η ταυτόχρονη χορήγηση FeSO 4 και NaNO 2 από το στόμα σε ασθενή, δεδομένου ότι το περιβάλλον στο στομάχι είναι όξινο;
φºFe 3+ /Fe 2+ =+0,77V, φºNO 2 ─ /NO=+0,99V. Να αιτιολογήσετε την απάντησή σας.
8. Προσδιορίστε τις οξειδοαναγωγικές ιδιότητες του H 2 O 2, τις οποίες εμφανίζει όταν αλληλεπιδρά με το K 2 Cr 2 O 7 σε όξινο περιβάλλον. φº(O 2 /H 2 O 2) = +0,68V, φº(Cr 2 O 7 2– /2Cr 3+) = +1,33V. Να αιτιολογήσετε την απάντησή σας.
9. Ποια αλογόνα οξειδώνουν το Fe 2+ σε Fe 3+; Ποια ιόντα αλογονιδίου μπορούν να μειώσουν το Fe 3+; Να γράψετε τις εξισώσεις για τις αντίστοιχες αντιδράσεις. Υπολογίστε το emf κάθε αντίδρασης και προσδιορίστε το πρόσημο του ΓΔ. Κατά τον υπολογισμό, χρησιμοποιήστε τις ακόλουθες τιμές δυναμικών οξειδοαναγωγής:
φºFe 3+ /Fe 2+ =+0,77V;
φº(F 2 /2F –)=+2,87V;
φº(Cl 2 /2Cl –)=+1,36V;
φº(Br 2 /2Br –)=+1,07V;
φº(I 2 /2I –)=+0,54V.
10. Πόσα γραμμάρια KMnO 4 χρειάζονται για την παρασκευή 100 ml διαλύματος 0,04 N για ογκομέτρηση σε όξινο μέσο;
12. Ο τίτλος του H 2 C 2 O 4 2H 2 O είναι 0,0069 g/ml. Για την τιτλοδότηση 30 ml αυτού του διαλύματος, καταναλώνονται 25 ml διαλύματος KMnO 4. Υπολογίστε την κανονικότητα αυτής της λύσης.
13. 1 λίτρο διαλύματος θειικού σιδήρου περιέχει 16 g (FeSO 4 · 7H 2 O). Ποιος όγκος αυτού του διαλύματος μπορεί να οξειδωθεί με 25 ml διαλύματος KMnO 4 0,1 N σε όξινο μέσο;
