Шпаргалка по "Химия"

 Чистая вода очень плохо проводит эл.ток, но облодает измери-мой электропроводн. из-за незнач.десоциацией воды.1*10 в 14 степени—величина постояная и наз.ионым произведен.воды t=22C

Водор.показ:кислот-ность и щелочность среды выражают дру-гим методом:вместо концентрации ионов водорода указывают  её десятичный лога-рифм взятый с обрат-ным знаком.Эту вели-чину наз.водор.показ pH=—lg(H+)  (скобки квадратные; + вверху) Для качеств.опр.pH сущ.спец.в-ва—инди-каторы,для точного— Приборы pH-метры.

pH=7 – нейтральная,  pH<7 – кислая,  pH>7 – щелочная.

 

35. Понятие об электродном  потенциале. Равновесный электродный потенциал. Устройство водородного электрода. Стандартный электродный потенциал.

В результ. на границе  метал—расствор,возникает двойной  элект-рический.слой и следо-вательно возникает разность потенциалов, которую  наз.эл.пот. мет. Отрицательн.заряд. пластинки тем меньше Чем больше концентрация ионов метала в растворе. Активные металлы при любой концентрации сохран. способность посылать свои катионы в р-р, т.е. остаются отриц.заряж.

Эл-д – сис-ма, сост из проволника 1-го рода (мет), наход в контакте с проводниокм 2-го рода (Эл-та).

Ме представл собой  обратимую сис-му, сост из атомов, ионов  и свободных Эл-ов. В Ме осущ метал  хим связь м/у частицами наход  в узлах крист решетки, осуществл  за счет свободных Эл-ов. При рогруж Ме в воду присходит ион-дипольное взаимодействие.

В услов хим равновесия на границе  металл-р-р устанавл равновесный  Электродный потенциал металла, величина кот зависит  от: 1) природы  Ме и Эл-та, 2) концентр р-ра и Эл-та, 3) температуры.

Станд электродный потенц представл собой пластинов пласт, покрыт рыхлым слоем мелкораздробл пластины.

 

36. Ряд напряжений металлов  и его следствия.

Рядом напряж назыв табл в кот наиб технич важные Ме располож в порядке возрастания значений их станд электрон потенциалов. Следствия: 1) Ме, имеющие отриц знач станд электродн потенц вытесн Н из разл разбавл к-ты (кроме HNO3(р)), 2) Ме, не разлогающ воду вытесн из водных р-ов солей все след за ними Ме, т.е. Ме с большими знач, 3) Чем < станд электродн потенц Ме, тем более активен данный Ме, т.е. тем он легче окисл проявляя восст свойства. Чем >, тем легче восст ионы данного Ме, т.е. тем выше окисл свойства ионов данного Ме. Ионы Ме приним ионы воост

 

37. Теория гальванических  Эл-ов. Гальванический Эл-нт Даниэля-Якоби.

Гальванич Эл-нт – устройство, в кот хим энергия ОВР превращ  в электрическую. Если соед Ме проводника 1-го рода, а р-ры проводн 2-го рода, то в сист будут идти процессы: 1) напрвл движ Эл-ов от Zn к Cu, 2) окисл Zn, 3) Восст ионов Cu на медном Эл-де, 4) движ анионов SO4 от медного эл-да к Zn.

Правило записи схемы  гальв Эл-та: 1) правило правого  плюса, 2) граница раздела м/у провод 1-рода и 2-го рода, обознач одной вертик чертой, 3) гр раздела м/у двумяпроводн 2-го рода обознач двумя вертик черточками. Схема Даниэля-Якоби 1834: Me=Me`n+`+ne может быть нарушено двояко 1)если удалять из мет. электроны,то равновес смест.вправо,т.е.в сторону растворения мет. 2)если из вне подводить электроны,то равнов. Сместиться влево,мет-лы будут оседать,нах.в растворе. Различают внутрен.и внешн.цепь гальвон.эл. Внутрен:учасники электродов погружен. в растворы своих солей и сами р-ры явл. проводник. 2-го рода всё остальн.внешн. цепь.ЭДС—разность потенциалов гальв.эл когда сист.тока в нём=0. ЭДС=Eк-Ea.

38/39. Зависимость электродного потенц от концетр. Ур-ие Нернста. Концентрационные гальванич Эл-ты./ Расчет ЭДС гальв Эл-та.

Нернст установил зависим  величины электродн потенциала от: Ме и Эл-та, температуры, конц р-ра Эл-та.

[Me(n+)] – равновесная конц гидротир ионов конц данного р-ра.

Это уравнение примен. для опред. Электронного потенциала мет.погруж в р-р своей соли концентрация которой отличается от одномо-ярной  ЭДС возник и при электродах одного и того же металла погружен. В  р-ры одной и той соли  с разными концентра-циями.

Гальв Эл-ты, имеющие одинак хим состав Эл-дов, но отлич конц-ми Эл-тов, назыв  концентрационными.

Гальв Эл-нт может быть составл нетолько из разл, но и из одинак Эл-дов, погруж в р-ры одного и того же Эл-та, но различн концетр. Такие гальв Эл-ты назыв концентрационными.

Конц гальв Эл-нт будет  Работать до тех пор пока не произойдет выравнив Эл-тов. ЭДС любого гальв Эл-та равна разности Электродных потенц катода и анода. ЭДС=Ек-Еа, ЭДС>0.

 

40. Электролиз. Эл-з расплавов. Напряж разложения. Перенапряжение.

Эл-з – ОВ процесс, протекаэщий при прохожд постоян  электр тока ч/з р-р или расплав  Эл-та.

Изменение потенциала, обксловл замедлительностью собственно электрои-хим  стадий реакций, назыв электрохим поляризацией (перенапряж). ЭлХим перенапряж может быть снижено применением электродов-катализаторов. Напр. Водородное перенапряж можно снизить использованием Эл-дов из платины, палладия и Ме гр железа. ЭлХим поляриз уменьш с увелич темпер и конц реагента и не завсит от перемеш р-ра, т.к. плотность тока при одном и том же токе сниж с увелич пов-сти Эл-да, то перенапряж может быть снижено увелич площади Эл-да.

 

41. Эл-з водных р-ров Эл-тов с инертными Эл-дами.

Различ два вида Эл-дов: 1) инертные - нераствор, неактивн, Эл-з  протек по пов-ти (уголь, платина, серебро, золото), 2) активн – Эл-ды, кот сами приним участие в процессе Эл-за – растворимые.

Правила катодн восст: 1) если Эл-зу подвергн водн р-р соли неактивн Ме, то на катоде восст катионы этого  Ме, 2) Если…высокоактивного Ме, то на катоде восст мол-лы воды, 3) … средн активн, то на катоде идут две реакции:

Анодное окисл: 1)если …  р-ры солей безкислородн к-т, то на аноде  окисл сами анионы, 2) если анион содерж в своем составе кислород и фторидионы, то на аноде роисход окисл воды.

Если водн р-р содерж катионы разл Ме, то при Эл-зе в  первую очередь должны на катоде восст  катионы Ме, кот соот более полож  знач электродных потенц-ов.

 

42. Законы Фарадея.  Выход в-ва по току.

Фарадей 1833-1834: 1) масса  в-ва, выдел на эл-де при эл=зе прямопропорци кол-ву эл-тва, прошедшего ч/з р-р или р-в эл-та m=Kэ*Q, Q=I*t, m=Kэ*I*t, 2) при пропуск одинак кол-ва эл-тва ч/з р-ры или р-вы разл эл-тов масса в-в, выдел на эл-дах пропорц их хим эквив или эквив массам

Эксперим установ, что для выдел одного эквив любого в-ва необх затратить 96500 Кл эл-тва, эта велич назыв постоянной Фарадея

На практике при эл-зе в большинстве выдел меньше, чем  следов по законам Фар. Причинной  явл то, что наряду с основн эл-дными процесс при эл-зе могут проход побочн или // процессы, на кот расход электроэнергия.

 

43. Эл-з с  растворимым анодом. Практическое  применение эл-за.

Применение Эл-зa. При  Эл-зе с раств анодом источником электроном во внеш цепь служит не разряд анионов.Эл-та, а главным образом окисление самого Me анода т.е. переход катионв Me в р-р. Дальнейшее сост катионов Me, перешедш в р-р может быть двояким:1) в р-ре Эл-та имеются анионы, способные давать с данным катиономи нераств соединения. Т.е. они выпад в осадок. 2)в р-ре Эл-та нет условий для образов осадка с катионами Me. Тогда эти катионы ост в р-ре и приним участие в проводимости второго анода как составная часть цепи. ПРИМЕНЕНИЕ ЭЛ-ЗА. 1) гальваностения(покрытие одного Me другим Me). 2) рафинирование (очистка). 3) гальванопластика (делают точную копию из алюминия. После чего на неё наносят с помощью гальваностении слой меди нужной толщины. После этого изделие погруж в р-р НСI: А1-растворится; а само изделие ост без изменений.

При разрядке расходуется  серная к-та и дополнительно образ. Н2О т.е. концентрация р-ра электролита уменьшается. Это уменьшение концемграции электролита (а значит уменьшение его плотности) и служит показателем разряженности аккумулятора.

 

44. Сухой гальв  элемент Лекланше.

Устройство и принцип действия эл-та Лекланше 1887. Это марганцево-цинковый

 

45. Свинцовый  аккумулятор.

Аккумулятор-это обратимый  гальванический элемент, который после  разрядки снова может быть заряжен  пропусканием постоянного электрического тока в обратном направлении. В зависимости от вида электролита, различают щелочные и кислотные аккумуляторы.

Кислотный (свинцовый) аккумулятор. Его электродами являются свинцовые  пластины отверстия которых заполнены  пастой содержащей оксид свинца РЬО. В качестве электролита используются 25-30% H2SO4.

Зарядка.

PbO+H2SO4=PbSO4+H2O;   (-)K: PbSO4+2e=Pb+SO4^2-   (+)A: PbSO4-2e+2H2O=PbO2^+ + 4Н^+ +SO4A2-;

2PbSO4+2H2O=Pb+PbO2+4H^+ +2SO4A2-

При зарядке расходуется  вода из р-ра и дополнительно образуется H2SO4. Значит в процессе зарядки концентрация электролитов возрастает. Зарядку ведут до тех пор пока не начнётся электролиз воды- на катоде восстанавливается водород и выделяется в виде пузырьков- этот процесс называется кипения аккумулятора После зарядки пластины аккумулятора становятся разнородными и между ними возникает разность потенциалов. (-)Pb |H2SO4|PbO2 (Pb) (+)( - --> +}.. При разрядке аккумулятор работает как гальванический элемент. Разрядка (гальванический элемент): (-)А: Pb-2e+S04A2-=PbSO4; (+)K: РЬ02+2е+4Н^+ +SO4=PbSO4+2H2O: Pb+PbO2+4H^+ +2SO4A2- =2PbSO4+2H2O; ЭДС=Ек-Еа1.68-(-0.36)=2.04B

При разрядке расходуется  серная к-та и дополнительно образ. Н2О т.е. концентрация р-ра электролита  уменьшается. Это уменьшение концемграции электролита (а значит уменьшение его  плотности) и служит показателем разряженности аккумулятора.

 

46. Водородно-кислородный  топливный элемент.

В топливных элементах  химическая энергия топлива, непоср. превращ. в электрическую энергию  поэтому они обладают очень высоким  КПД. В качестве топлива используют: 1) Чистый водород, 2) Спирты, 3) Некоторые активные металлы и т.д. В «отличие от обыных источников тока в топливных активные ионы не связаны с электродами а хранятся отдельно от них. Преимущества Т.Э. 1) Большой срок службы, 2)Надежность в эксплуатации, 3)Экономичность (высокий КПД) Недостатки: 1)Малая скорость электродных процессов. 2) Необходим ость применения коррозиостойких материалов 3)Трудность в изготорлении 4) Необходимость применения часто высоких температур.

 

47/48/51. Коррозия Ме. Виды коррозийных разрушений. Хим каррозия./ЭлХим коррозия. Условия ее возникновения. Атмосферная коррозия стали. Почвенная, электрокоррозия. ЭлектроХим защита.

Коррозия-это самопроизвольное разрушение металлов и сплавов в  следствие физико-химического взанмод. с окруж. Средой. По характеру поражений металлов коррозией различают.

1) Равномерная 2)Пятнистая  3)Виде язвы и питтинга 4) Межкристаллитная (наиб. Опасная) 5)Коррозионное растрескивание. Виды коррозии: 1)Химическая 2)Электрохимическая:  а) Гальванокоррозия б)Электрокоррозия. Электрохимическая коррозия. Эта коррозия в средах проводящих Эл. Ток.(р-ры,кислот, оснований и солей, морская и речная вода) 1 )Гальвано-коррозия. При гальвано коррозии имеют место процессы сходные с теми которые протекают при работе гальванического элемента, т.е. для ее осущ. необх. Наличие 2-х различи. Электрода и электролита. Поэтому чистые металлы электрохимии, коррозии не подвергаются.А)Макро гальвано-коррозия. Поместим пластинку из чистого Zn в р-р НСI. Растворение Zn быстро прекратится. Причина этому на поверхности металла образ, защитный барьер из иона Zn^2+ который припятствует ионам Н^+ . Пластинка ве отдает электроны=> не растворяется. При касании медной пластинки о цинковую, на медной начнется интенсивн.выделение Н, а цинк. Пластинка начнёт растворяться.

Б) Микрогальванокоррозия. Возникает чаще всего из-за хим. Неоднородности металлов и сплавов. В металлах содержащих микропримеси., около каждой частицы  примеси возникает микро-гальвано пара в которой (-)А, является как  правило основной металл (он и разруш.), (+)К-частица примеси.В)Коррозия возник, в следств. различного доступа О2 к поверхности металла. Г) Коррозия возникающая из-за наличии неравномерной пленки смазки пыли на поверхности металла. Д)Коррозия появл. из-за разной темп, металла.

Хим. Коррозия протекает в средах не проводящих электрический ток. А) Жидкосная-протекает в жидких средах-неэлектролитах (органические растворители—Нефть)Б) Газовая коррозия-это коррозия в газовых средах при повышенных температурах исключающих конденсацию. Газовой коррозии подвергаются, электронагревательные уст-ва, реактивн. Двиг. Электрокоррозия. Это коррозия под действием «блуждающих токов». Ей подвергаются в основном подземные сооружения(трубопроводы). Источниками блуждающих токов могут быть объекты использующие постоянный электрический ток. Скорость коррозии. Она определяется толщиной потерянного металла в единицу времени.Металлы:1) Совершенностойкие 2) Нестойкие

 

49/50. Метод защиты Ме от коррозии, их классификация. Создании рациональных конструкций. Изменение всойств и структуры Ме. / Защитные покрытия.

Различают следующие  способы защиты от коррозии: 1) Защитное покрытие. А)Неметаллическое покрытие(краски, лаки), Б)Хим. покрытие, В) Металлическое  покрытие:1) Анодное покрытие-это  покрытие защищаемого металла более активным в данной среде металлом. При нарушении целостности покрытия, разруш. металл покрытия, а защищаемый металл не разрушается до полного растворения покрытия. Например оцинкованное железо. 2) Катодное покрытие. В этом случае защищаемый металл покрывается менее активным металлом. При разруш. целосности покрытия разруш. защищаемый металл.Воздействие на среду с целью снижения её коррозийной активности. А) Применение ингибиторов- в-в замедляющих коррозию. Они вводятся в коррозийную среду.(Анодные, Катодные, Органические), Б) Удаление из воды кислорода и замена его энертным газом. В) Изменение состава или структуры металла. 1) Приминение по возможности чистых металлов. Чем меньше примесей, тем ниже скорость коррозии. 2)Введение добавок вызывающих пассивность металла. Г)Электро-химическая защита. 1)Протекторная защита. К защищаемому сооруж. Прикрепляются пластинки из более активного в данной среде металла.2) Катодная электрозащита. Применяется часто для защиты подземных сооружений. Защищаемое сооружение искусственно делают катодным, т.е. подключают к отриц. полюсу источника постоянного тока. 3)Акодная электрозащита. Защищает в основном химическую аппаратуру. Защищаемое сооружение искусственно делают анодом. Вначале происходит интенсивное растворение защищ. сооруж., но затем наступ. пассивное состояние из-за образования оксидной плёнки. 4)Избегать мест скопление грязи и влаги, избегать контакта различных металлов.