О.С.ЗАЙЦЕВ
УЧЕБНАЯ КНИГА ПО ХИМИИ
ДЛЯ УЧИТЕЛЕЙ СРЕДНИХ ШКОЛ,
СТУДЕНТОВ ПЕДАГОГИЧЕСКИХ ВУЗОВ И ШКОЛЬНИКОВ 9–10
КЛАССОВ,
РЕШИВШИХ ПОСВЯТИТЬ СЕБЯ ХИМИИ И ЕСТЕСТВОЗНАНИЮ
УЧЕБНИК ЗАДАЧНИКЛАБОРАТОРНЫЙ ПРАКТИКУМНАУЧНЫЕ РАССКАЗЫ ДЛЯ ЧТЕНИЯ
Продолжение. См. № 4–14, 16–28, 30–34, 37–44, 47,
48/2002;
1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21, 22, 23,
24, 25-26, 27-28, 29, 30, 31, 32, 35, 36, 37, 39, 41, 42, 43, 44, 46, 47/2003;
1, 2, 3, 4, 5, 7, 11, 13, 14, 16, 17, 20, 22, 24, 29, 30, 31, 34, 35, 39, 41, 42, 45/2004
§ 8.2. Реакции на границе металл–раствор
(продолжение)
ЗАДАЧИ И ВОПРОСЫ
1. Если металл опускать в раствор его соли, то
на поверхности металла возникает или
отрицательный, или положительный заряд. Каковы
причины возникновения заряда и каковы условия
образования того или иного знака заряда? При
каких условиях заряд отсутствует? Каким способом
можно регулировать величину заряда и изменять
его знак? Почему в раствор переходят ионы
металла, а не электроны?
2. Укажите окислитель и восстановитель в
следующих реакциях, записанных полными
уравнениями:
H2SO4 + Zn = ZnSO4 + H2,
2H2SO4 + Cu = CuSO4 + 2H2O +
SO2.
Запишите те же уравнения сокращенным
молекульно-ионным способом.
3. Что произойдет, если электролитический
мостик в гальваническом элементе заменить на
металлическую проволоку?
4. При заданных электродных потенциалах
будет ли свинец растворяться в соляной кислоте
(1М)?
Уравнение реакции должно быть написано, а ЭДС
вычислена!
5. При заданных электродных потенциалах
будет ли золото растворяться в соляной кислоте
(1М)?
Уравнение реакции должно быть написано, а ЭДС
вычислена!
6. При заданных электродных потенциалах
будет ли олово растворяться в соляной кислоте (1М)
или в воде?
7. Какие процессы возможны (в простейшем
случае) в гальваническом железо-цинковом
электроде? Электродные потенциалы:
Зачем дан электродный потенциал водорода в
воде? Как предотвращается коррозия железа,
покрытого цинком?
8. Каковы процессы (в простейшем случае) в
гальваническом железо-оловянном электроде?
Электродные потенциалы:
Зачем приведен электродный потенциал водорода
в воде? Как предотвращается коррозия железа,
покрытого оловом?
9. Выберите любые два уравнения электродных
реакций и определите, какая реакция будет
проходить, если оба металла поместить в раствор с
концентрацией их ионов по 1 моль/л (стандартные
условия).
Уравнение
электродной реакции |
Е, В |
| 1. Al3+ + 3e = Al |
–1,66 |
| 2. Zn2+ + 2e = Zn |
–0,76 |
| 3. Cr3+ + 3e = Cr |
–0,74 |
| 4. Fe2+ + 2e = Fe |
–0,44 |
| 5. Sn2+ + 2e = Sn |
–0,14 |
| 6. Pb2+ + 2e = Pb |
–0,13 |
| 7. Cu2+ + 2e = Cu |
0,34 |
| 8. Ag+ + e = Ag |
0,80 |
| 9. Pt2+ + 2e = Pt |
1,20 |
| 10. Au3+ + 3e = Au |
1,50 |
10. При заданных электродных
потенциалах можно ли металлическим железом
перевести ион Fe3+ в Fe2+?
Что означает «перевести»? Что произойдет, если
в раствор c ионами Fe3+, поместить кусок
железа? Можно ли при помощи металлического
железа сохранить раствор с ионами Fe2+ от
окисления его кислородом воздуха?
11. Историки считают, что одной
из причин гибели Римской империи было
использование древними римлянами свинцовых труб
для водопровода и свинцовой посуды. Отравление
свинцом происходит не сразу, а медленно, по мере
накопления свинца в организме. Свинцовое
отравление римлян подтверждается результатами
анализа их останков.
Обсудите возможность растворения свинца в воде
при электродных потенциалах свинца и воды,
равных:
Растворимость свинца сильно
возрастает при высоком содержании углекислого
газа в воде из-за образования растворимого в воде
гидрокарбоната свинца Рb(НСО3)2.
12. На рис. 8.14 показано железо, покрытое
цинком и находящееся во влажном воздухе или под
дождем.
|
Рис. 8.14.
Незаконченная схема коррозии
оцинкованного железа
|
Слой цинка нарушен, и царапина задевает
железо. Царапина заполнена водой. Укажите
стрелками направления переходов ионов и
электронов. Напишите уравнения реакций и
сделайте вывод о причине защиты железа цинком от
коррозии. Электродные потенциалы следующие:
13. На рис. 8.15 показано железо, покрытое
оловом и находящееся во влажном воздухе или под
дождем.
|
Рис. 8.15.
Незаконченная схема коррозии
луженого железа
|
Слой олова нарушен, и царапина задевает
железо. Царапина заполнена водой. Укажите
стрелками направления переходов ионов и
электронов. Напишите уравнения реакций и
сделайте вывод о характере коррозии в этом
случае. Электродные потенциалы:
14. Почему шурупы ржавеют быстрее и сильнее
гвоздей?
15. Какой гвоздь будет прочнее удерживаться
в доске – обычный железный или железный
оцинкованный?
16. Зачем туристам рекомендуют бросать
жестяные банки от консервов в костер?
Ответы на вопросы 12 и 13. На
рис. 8.16 показаны схемы процессов коррозии двух
контактирующих металлов в присутствии воды.
|
Рис. 8.16.
Схемы действия защищающих железо от коррозии
покрытий при их механическом повреждении:
а – электрохимическая защита железа
от коррозии слоем цинка;
б – ржавление железа в результате повреждения
противокоррозийного слоя олова
|
Объясните, почему цинк называют
анодной защитой железа от коррозии, а олово –
катодной. |