Химия. Сборник задач и упражнений. Часть II. Лямина Г.В - 13 стр.

UptoLike

ВУЗ: 

ТПУ | Томск

Составители: 

Рубрика: 

25
(1,5 В) недостаточна, чтобы прекратить работу гальванического
элемента, и электролиз приостанавливается.
Таким образом, при прохождении тока изменяются потен-
циалы электродов, т. е. возникает электродная поляризация; по-
тенциал катода становится более отрицательным, потенциал
анода – более положительным.
Поляризация – это явление отклонения значения потен-
циала от равновесного при прохождении тока небольшой вели-
чины.
Для того, чтобы процесс продолжался, необходимо, что-
бы разность потенциалов электродов при электролизе была
больше, чем разность равновесных потенциалов электродов.
Так как поляризация может наблюдаться как на катоде, так и на
аноде, то различают катодную и анодную поляризации.
Для экспериментального определения поляризации строят
кривую зависимости потенциала электрода от протекающего через
электрод тока. Согласн
о закону Фарадея, значение тока может быть
использовано для количественной оценки скорости электрохими-
ческой реакции. Так как электроды могут быть разными по площа-
ди, то в зависимости от площади электрода при одном и том же по-
тенциале могут быть разные токи. Поэтому скорость реакции
обычно относят к единице площади поверхности.
Процесс поляризации о
пределяется природой электродов, со-
стоянием их поверхности, агрегатным состоянием веществ, выде-
ляемых на электродах, плотностью тока и т. д.
Чтобы происходило разложение соли, к электроду надо при-
ложить разность потенциалов большую, чем ЭДС гальванического
элемента. Наименьшая разность потенциалов, при которой проис-
ходит электролиз, называется
напряжением разложения, ∆Е; для
NiCl
2
напряжение разложения составит 1,85 В. Разность между на-
пряжением разложения и ЭДС гальванического элемента называ-
ется перенапряжением:
∆
Е – ЭДС = 1,85 – 1,61 = 0,24 В.
Электрохимическое перенапряжение может быть снижено
применением электродов-катализаторов. Например, водородное
перенапряжение можно снизить использованием электродов из
26
платины, палладия и металлов группы железа. Электрохимиче-
ская поляризация уменьшается с увеличением температуры и
концентрации реагента и не зависит от перемешивания раствора.
9.8. Примеры решения задач
Пример 1
Составить уравнение реакции восстановления оксида же-
леза углем по реакции Fe
2
O
3
+ C = Fe + CO.
Решение. Железо восстанавливается, понижая степень
окисления от +3 до 0; углерод окисляется, его степень окисле-
ния повышается от 0 до +2. Составим схемы этих процессов,
указывая степень окисления элементов.
Отношение чисел электронов, участвующих в восстановле-
нии и окислении, равно 3:2. Следовательно, в реакции каждые
два атома железа восстанавливаются тремя атомами углерода.
Fe
+3
+ 3e
–
= Fe
0
2
восстановление, Fe
+3
– окислитель;
C
0
– 2e
–
= C
+2
3
окисление, C
+2
– восстановитель.
Окончательно получаем:
Fe
2
O
3
+ 3C = 2Fe + 3CO.
Пример 2
Гальванический элемент состоит из металлического цин-
ка, погруженного в 0,1 моль/л раствор нитрата цинка, и метал-
лического свинца, погруженного в 0,02 моль/л раствор нитрата
свинца. Вычислить ЭДС элемента, написать уравнения элек-
тродных процессов, составить схему элемента.
Решение. Чтобы определить ЭДС элемента, необходимо
вычислить электродные потенциалы. Для этого находим зна-
чения стандартных электродных потенциалов систем (прил
. 2):
0
/ZnZn
2
Е
–0,76 В и
0
/PbPb
2
Е
–0,13 В,
а затем рассчитываем значения электродного потенциала по
уравнению Нернста (9.3.2):

Страницы