Как видно, процессы при нарушении анодного покрытия не меняются

Оцинкованное железо Zn/Fe

а)Сравниваем стандартные потенциалы основного металла и покрытия:

Е⁰ _Zn2+/Zn = - 0,763 B

E⁰ _Fe2+/Fe = - 0,440 B Þ покрытие анодное.

б) Определяем равновесные потенциалы окислителей в

заданной среде (рН=3)

≈ 1,23 – 0,059рН ≈ 1,05В

≈ – 0,059рН ≈ -0,18В

в) Сравниваем значения потенциалов окислителей и

металла-анода, делаем вывод о возможности данного

процесса коррозии

2 случая:

1. Покрытие не нарушено.

- 0,763 < 1,05 Þвозможна коррозия с поглощением кислорода

- 0,763 < -0,18 Þ возможна коррозия с выделением водорода

(A) Zn → Zn²⁺ + 2e

(К) O₂ + 4H⁺ + 4 → 2Н₂О

2H⁺ + 2 → H₂

2. Покрытие нарушено.

- 0,763 < 1,05 Þвозможна коррозия с поглощением кислорода

- 0,763 < -0,18 Þвозможна коррозия с выделением водорода

(A) Zn → Zn²⁺ + 2e

(К) 2H⁺ + 2 → H₂

O₂ + 4H⁺ + 4 → 2H₂O

При повреждении анодного покрытия возникает коррозионный ГЭ, в котором основной материал -катод → не растворяется, на нем выделяется водород или поглощается кислород, а материал покрытия – анод →разрушается.

Задача 11. Для Аg/Br₂ гальванического элемента:

-составьте уравнения анодной, катодной и токообразующей реакций;

- рассчитайте максимальную теоретическую величину энергии элемента (Вт∙ч) при уменьшении массы анода в результате анодной реакции на 1 грамм (при стандартных состояниях веществ и 298 К).

- объясните, почему напряжение элемента меньше рассчитанной Вами стандартной ЭДС, покажите ход поляризационных кривых и предложите условия, позволяющие увеличить напряжение;

Решение. Так как Е ⁰_Ag < Е ⁰_Br2, анод –серебряный электрод. Уравнения процессов, протекающих на аноде и катоде в работающем Аg/Br₂ ГЭ и уравнение токообразующей реакции:

А: 2Аg → 2Аg⁺ + 2е - окисление

К: Br₂ + 2е → 2Br ^- - восстановление

ТОР: 2Аg + Br₂ ↔ 2Аg⁺ + 2Br ^-

Рассчитываем Е ⁰_Э ГЭ при с.с. и 298 К:

Е ⁰_Э = Е ⁰_К - Е ⁰_А = Е ⁰ _{Br2 /Br -} - Е ⁰ _Аg+/Аg = 1,065 - 0,799 = 0,266 В.

Максимальная теоретическая энергию ГЭ, которую он может отдать при разряде и потере массы анода в 1 грамм равна: W = QE ⁰_Э (где Q -

максимальное количество электричества, которое может отдать элементА∙ч). Q находим из следствия 2 закона Фарадея:

Q = (m /M_Э)∙(F /1) = (1 г ∙26,8 А∙ч /108 г/м э ∙1м э) = 0, 248 А∙ч

W = 0, 248 А∙ч ∙ 0,266 В= 0,066 Вт∙ч.

Равновесные потенциалы электродов и ЭДС могут быть определены в условиях отсутствия тока в цепи. В работающем ГЭ при прохождении электрического тока уменьшается концентрация исходных реагентов и увеличивается концентрация продуктов реакции: потенциал анода становится менее отрицательным, потенциал катода – менее положительным(поляризация электродов). Помимо этого возникают омические потери. В результате напряжение гальванического элемента меньше ЭДС:

U = Е _Э - I ^. R - D Е _А -D Е _К ,

Изменение потенциалов электродов под действием тока отражают поляризационные кривые:

Для увеличения напряжения гальванического элемента Аg/Br₂ можно:

- Снизить поляризацию электродов. Для этого обеспечить постоянный подвод реагентов (Br₂), отвод продуктов реакции (Br^- и Аg⁺); обеспечить перемешивание раствора; применить катализатор; повысить температуру; повысить площадь поверхности электродов (пористые, гофрированные электроды).

- Уменьшить сопротивление системы путем сближения анода и катода, применением проводников с низким сопротивлением.

Задача12. Для водного раствора Fe(NO₃)₂:

1) составьте уравнения электродных процессов, протекающих на Pt -электродахпри электролизе ;

2) рассчитайте напряжение разложения при 298К; объясните, почему напряжение, подаваемое на электролизёр больше напряжения разложения, предложите условия, которые позволят уменьшить подаваемое напряжение;

3) рассчитайте массу (г) металла, восстановленного на катоде (S=1м²) при пропускании через электролизёр тока, силой 12A в течение 3 часов и выходе металла по току, равном70%

Дата добавления: 2014-12-10