Гальванический элемент
(–) 2Cr ⏐ Cr3+⏐ Н2SO4⏐ (Pb) 3Н2 ⏐ 6Н+ (+),
образовавшийся при коррозии хрома, спаянного со свинцом, дает ток
силой 6 А. Какая масса хрома окислится и сколько литров водорода
выделится за 55 с работы этого элемента?
Δt = 55 c
I = 6 A
А (-) 2Сr/2Cr(3+) | H2SO4 | Pb 6H(+)/3H2 К (+)
При электрохимической коррозии в кислой среде на аноде происходит окисление (разрушение) металла, а на катоде – восстановление ионов водорода.
Me(0) – ne → Me(n+)
2Н (+) + 2е → Н2↑(pH < 7 − кислая среда)
Согласно приведенной схеме гальванической пары в данной гальванической паре анодом является хром, а катодом – свинец.
Процессы окисления-восстановления на электродах.
Анод (-) Cr(0) - 3е → Cr(3+) │2 - процесс окисления на аноде
Катод (+) 2Н (+) + 2е → Н2↑ │3 - процесс восстановления на катоде
Суммируя реакции на аноде и катоде, получаем уравнение, которое в ионной форме, выражает происходящую в гальванической паре реакцию.
2Cr(0) + 6Н (+) → 2Cr(3+) + 3Н2↑
Уравнение электрохимической коррозии в молекулярной форме.
2Cr + 3H2SO4 = Cr2(SO4)3 + 3Н2↑
Эквивалентный объем водорода
Vэкв (Н2) = Vm/(2*z(Н2)) = 22,4/(2*1) = 11,2 л - экв
Vm = 22,4 л/моль – молярный объем при н. у.
z(Н2) = 1 – число связей в молекуле Н2 или число электронов, принимаемых ионами Н (+) при восстановлении до молекулярного водорода Н2
Объем выделившегося на катоде водорода по первому закону Фарадея.
V(Н2) = Vэкв (Н2)*I*∆t/F = 11,2*6*55/96500 = 0,0383 л
F = 96500 Кл/моль – постоянная Фарадея
Эквивалентная масса хрома
Мэкв (Cr) = А (Cr)/z(Cr) = 52/3 = 17,33 грамм – экв
z(Cr) = 3 – число электронов, отдаваемых хромом при окислении.
Масса хрома, подвергшегося окислению, по первому закону Фарадея.
m(Cr) = Mэкв (Cr)*I*∆t/F = 17,33*6*55/96500 = 0,059 г
Задача решена верно, хоть и не сошлась с ответом. Причина, скорее всего, кроется в том, что в условии задачи есть опечатка, и время должно быть не 55 с, а 50 с.
Тогда
V(Н2) = Vэкв (Н2)*I*∆t/F = 11,2*6*50/96500 = 0,035 л
m(Cr) = Mэкв (Cr)*I*∆t/F = 17,33*6*50/96500 = 0,054 г
⇢