Особливість електрохімічних процесів - Методичка

Студенти повинні знати: O Окисно-відновні реакції, ступінь окиснення. Студенти повинні вміти: O Складати рівняння окисно-відновних реакцій та зрівнювати їх методом електронного балансу. З електронної точки зору окисненням називається процес втрати електронів, а відновленням - процес, звязаний із приєднанням електронів. Речовини, що в окисно-відновних реакціях втрачають електрони, називаються відновниками, а речовини, що приєднують електрони, - окисниками. Окисник і відновник знаходяться в різних речовинах; обмін електронами в цих реакціях відбувається між різними атомами чи молекулами: ®Гальванічний елемент - пристрій, в якому хімічна енергія окисно-відновної реакції перетворюється на електричну. Гальванічний елемент складається із двох електродів - анода і катода, занурених у розчин або розплав електроліту, електролітичного ключа (сольовий місток) і зовнішньої схеми (металічні провідники та вимірювач напруги чи сили струму). У гальванічних елементах окисно-відновні реакції протікають на поверхні електродів. Окиснення протікає на аноді, відновлення - на катоді. Величина електродного потенціалу для металічних електродів залежить від природи металу, концентрації його йонів у розчині електроліту та температури і обчислюється за рівнянням Нернста: ? = ?0 де ?0 - стандартний електродний потенціал, В; R - універсальна газова стала, R = 8,314 Дж/(К·моль); T - абсолютна температура, К; z - заряд йону металу; F - стала Фарадея, F = 96485 Кл/моль; CMEZ - молярна концентрація йонів металу в розчині, моль/л.Гальванічні елементи оборотної та багаторазової дії називають акумуляторами. Вони здатні при розряджанні перетворювати накопичену хімічну енергію на електричну (як гальванічний елемент), а при заряджанні електричну - на хімічну (як електролізер). Свинцевий акумулятор складається з свинцево-стибієвих перфорованих пластинок. Під час заряджання, коли через акумулятор пропускають постійний електричний струм, на електродах відбуваються такі електрохімічні процеси (рис. Під час розряджання акумулятора на електродах відбуваються протилежні процеси (рис.В них електричний струм виникає в результаті хімічної взаємодії горючих речовин (водню, бензину, природного газу, коксу тощо) з окисниками (кисень, повітря, хлор), які безперервно подаються ззовні до електродів, а продукти реакції безперервно відводяться. Прикладом може бути воднево-кисневий елемент, який складається з дрібнопористих вугільних або нікелевих електродів, занурених у лужний розчин електроліту: А(-) (Ni)H2/KOH/O2(Ni) ( )KЕлектроліз - сукупність окисно-відновних процесів, що протікають на поверхні електродів при проходженні постійного електричного струму через розплав чи розчин електроліту. Електрод, на якому при електролізі відбувається відновлення, називається катодом, на якому здійснюється процес окиснення, - анодом. На електроліз впливає матеріал електродів і склад електроліту. Тому необхідно розглядати окремо процеси електролізу розплавів і розчинів, а також процеси електролізу з інертним і розчинним анодами. Першими на катоді відновлюються окисники, у яких електродні потенціали вищі, ніж потенціал водневого електрода.При цьому можуть протікати такі процеси: Корозія в неводних середовищах часто зустрічається під час експлуатації хімічного устаткування, зберігання різноманітних агресивних речовин (безводних кислот, лугів, органічних речовин). Залежно від середовища, в якому відбувається електрохімічна корозія, розрізняють атмосферну корозію, корозію в електролітах і ґрунтову корозію. За характером пошкодження металів розрізняють суцільну і місцеву корозії. Методи захисту металів від корозії можна поділити на групи: 1) ізоляція металу від впливу корозійного середовища; У випадку його пошкодження кородує покриття, яке захищає при цьому метал від корозії;Якої сили повинен бути струм, щоб електролізом з розчину AGNO3 виділити срібло масою 3,18 г за 10 хвилин? Струм силою 1,5 А протягом 2 годин 35 хвилин зумовив виділення на катоді (при 100 %-му виході за струмом) 12,5 г металу. Обчисліть еквівалентну масу кадмію, якщо для виділення 1 г металу з розчину його солі треба пропустити через розчин 1717 Кл електрики. При електролізі розчину CUSO4 на аноді виділилося 168 мл газу (н.у.) Складіть електронні рівняння процесів, що відбуваються на електродах і обчисліть, яка маса міді виділилась на катоді. Електроліз розчину сульфату деякого металу проводили 45 хв. при силі струму 6 А, в результаті чого на катоді виділилося 5,49 г металу.