Разложения воды с выделением кислорода

ПРИМЕР. Рассмотрим анодные процессы, протекающие при электролизе раствора NaCl, если анод

а) из Pt, б) угольный, в) цинковый (среда нейтральная).

А) Конкурирующие реакции: 2Cl^- - 2e = Cl₂, E⁰ = +1,36

2Н₂О – 4е = О₂ + 4Н⁺, E = +0,815 - будет выделяться кислород.

Б) Конкурирующие реакции: 2Cl^- - 2e = Cl₂, E⁰ = +1,36 – будет выделяться хлор

2Н₂О – 4е = О₂ + 4Н⁺, E = +1,8

В) Конкурирующие реакции: 2Cl^- - 2e = Cl₂, E⁰ = +1,36

2Н₂О – 4е = О₂ + 4Н⁺, Е = +1,8

Zn – 2e = Zn²⁺, E⁰ = -0,76 – будет растворяться электрод.

Метод электролитической очистки металлов.

ПРИМЕР. Рафинирование меди. (-) Cu ½ раствор СuSO₄½Cu (+)

Катод (-) – из очищнной меди.

Анод (+) – черновая медь, содержит примеси, например Zn, Ag, Au и др.

Электродные процессы: (-) Cu²⁺ + 2e = Cu, E ⁰ = +0,34 – чистая медь осаждается на катоде

2Н₂О + 2е = Н₂ + 2ОН^-, E = -1

(+) SO₄^2- - ионы не участвуют

2Н₂О – 4е = О₂ + 4Н⁺, Е = +1,8

Cu – 2e = Cu²⁺, E ⁰ = +0,34 - растворение анода (черновой меди).

Рассмотрите самостоятельно поведение примесных металлов в ходе электролиза.

Коррозия металлов

Коррозия – это процес разрушения (окисления) металлов под воздействием окружающей среды. Различают два основных вида коррозии – химическую и электрохимическую.

Химическая коррозия – это процесс окисления металла без участия элктрического тока (процессы окисления при высоких температурах, в диэлектрических средах).

Электрохимическая коррозия – это окисление металлов при обычных температурах в токопроводящих средах за счет электрохимических процессов.

К электрохимической коррозии относятся электрокоррозия (электролиз блуждающими токами) и гальванокоррозия (образование гальванопар при контакте металлов различной активности).

ПРИМЕР. Два металла Cu и Zn находятся в контакте в атмосфере влажного воздуха.

Рис.29.

Запишем условно гальванопару (+) Cu ½H₂O, O₂, CO₂½Zn (-)

Электродные процессы: (-) Zn – 2e = Zn²⁺ - начало работы гальванопары.

Освободившиеся электроны переходят на медь и на поверхности меди могут протекать следующие конкурирующие реакции:

(+) а) 2H⁺ + 2e = H₂ (кислая среда образуется в результате

реакции СО₂ + Н₂О = Н₂СО₃)

коррозия с водородной

б) 2Н₂О + 2е = Н₂ + 2ОН^- деполяризацией

в) О₂ + 4е + 2Н₂О = 4ОН^- – коррозия с кислородной деполяризацией

В литературе по коррозии термин деполяризатор означает – окислитель.

Выводы: 1) Из двух различных металлов, находящихся в контакте, корродирует более активный.

2) Коррозия цинка в контакте с медью идет значительно быстрее, чем коррозия чистого

цинка.

Методы защиты от коррозии.

Во-первых, различные защитные покрытия: смазки, краски, лаки, эмали, полимеры.

Во-вторых, электрохимические методы защиты – катодная защита и метод протекторов.

При катодной защите защищаемая деталь присоединяют к отрицательному полюсу внешнего источника постоянного тока, т.е. становится катодом (см. процессы электролиза). Электроны укрепляют кристаллическую решетку металла и он не разрушается в ходе электрохимических процессов.

Для любого металла протектором является более активный металл. Находясь в контакте с защищаемым металлом, протектор является отрицательным полюсом гальванопары и растворяется. Освобождающиеся электроны переходят в кристаллическую решетку защищаемого металла, укрепляют ее и расходуются на реакции, рассмотренные в разделе “Kоррозия металлов”.