1 курс (энергетики) / защита работы 3 / Zaschita_3-40

Защита 3. Билет 40

Задание 1

a(Ni2 ) 0,01 моль/л

Рассчитаем равновесный потенциал никелевого электрода по уравнению Нернста:

Никелевый электрод – анод, в качестве катода возьмем, например, стандартный медный электрод

ECu0 2 /Cu 0,337B

Схема гальванического элемента:

(–) Ni│NiCl2 (0,01М)║CuCl2 (1М)│Cu (+)

Уравнения электродных процессов:

А(–): Ni – 2ē → Ni2+

K(+): Cu2+ + 2ē → Cu

ЭДС гальванического элемента:

Рафинирование Ni c примесями Mg и Cu в растворе H2SO4 (pH = 1)

Рафинирование – очистка металла от примесей с помощью электролиза. На аноде растворяется основной металл и примеси, потенциал которых отрицательнее основного металла. Примеси,

имеющие более положительный потенциал, не растворяются и выпадают в осадок в виде шлама. На катоде в первую очередь выделяется металл, имеющий наибольший потенциал.

Анод – очищаемый металл Ni c примесями Mg и Cu

На аноде могут окисляться: Ni, Mg, Cu и H2O

Сравним потенциалы возможных анодных процессов:

Сначала окисляются примеси магния: Mg – 2ē → Mg2+

Затем окисляется основной металл – никель: Ni – 2ē → Ni2+

Примеси меди не растворяются и выпадают в осадок Молекулы воды не окисляются.

На катоде могут восстанавливаться катионы: Ni2+, Mg2+, H+.

Сравним потенциалы возможных катодных процессов:

EHP / H2 0, 059 pH 0, 059 1 0, 059В

ENi0 2 / Ni 0, 25B

EMg0 2 / Mg 2, 363B

В начале процесса, когда в растворе отсутствуют катионы Ni2+, на катоде идет восстановление катионов H+:

2H+ + 2ē →H2

Затем осаждается металл с наибольшим потенциалом (никель): Ni2+ + 2ē → Ni

Задача 3

Медные провода (Cu)

Стандартный электродный потенциал меди: ECu0 2 /Cu 0,337B

Влажный морской воздух имеет нейтральную среду: pH = 7

Возможные окислители при коррозии в нейтральной среде: молекулы O2 (кислородная деполяризация), молекулы H2O (водородная деполяризация).

Парциальные давления газов: p(O2) = 0,21; p(H2) = 1

Определим равновесные потенциалы окислителей:

В качестве анодного покрытия для медных проводов необходимо взять металл, потенциал которого меньше чем у меди, например цинк. EZn0 2 / Zn 0,763B

При нарушении анодного покрытия будет протекать электрохимическая коррозия, при которой цинк будет анодом и будет окисляться. Медь будет катодом и окисляться не будет Сравним равновесные потенциалы окислителей и стандартный электродный потенциал анода.

Коррозионные процессы:

А(–): Zn – 2ē → Zn2+

В качестве катодного покрытия для медных проводов необходимо взять металл, потенциал которого больше чем у меди, например серебро. EAg0 / Ag 0, 799B

При нарушении катодного покрытия будет протекать электрохимическая коррозия, при которой медь будет анодом и будет окисляться. Серебро будет катодом и окисляться не будет Сравним равновесные потенциалы окислителей и стандартный электродный потенциал анода.

Коррозионные процессы:

А(–): Cu – 2ē → Cu2+

K( ) : O2 2H2O 4ē 2OH (кислородная деполяризация)