1. Какие возможны коррозионные процессы при погружении кобальтовых пластин скрепленных железными болтами в водный раствор рН =7
Для начала выпишем стандартные электродные потенциалы металлов:
E0(Co2+/Co) = -0.28B
E0(Fe2+/Fe) = -0.44 B
кобальт имеет по сравнению с железом больший потенциал, следовательно, в гальванопаре кобальт/железо железо должно быть анодом , а кобальт – катодом.
Наиболее распространенными деполяризаторами являются молекулы
растворенного в воде кислорода (О2), сами молекулы воды (Н2О) и катионы водорода (Н+)

РАССМОТРИМ аэрированную водную нейтральную среду :

 В нейтральной среде коррозия протекает с кислородной деполяризацией, т.е. роль деполяризатора выполняет кислород, растворенный в воде. У нас коррозии в водном растворе подвергается железо, так как является анодом и электродные процессы можно записать в виде:
На аноде происходит окисление железа, на катоде- восстановление кислорода
АНОД Fe0 -2e => Fe+2 2 2 восстановитель, окисление
КАТОД 2Н2O + O2 +4e => 4OH — 4 1 окислитель ,восстановление
Суммарное уравнение :
2Fe + 2H2O + O2 => 2Fe+2 + 4OH-
2Fe + 2H2O + O2 => 2Fe(OH)2

Так как в водной среде присутствует вода и растворенный кислород, то образовавшийся гидроксид железа (II) подвергается дальнейшему окислению
4Fe(OH)2 + 2H2O + O2 => 4Fe(OH)3↓ гидроксид железа (III)
Образовавшийся гидроксид железа (III) далее может разлагается с образованием ржавчины
Fe(OH)3 => FeOOH + H2O
Схема короткозамкнутого гальванического элемента:
А (–)  Fe | H2O, O2 | Co  (+) К

Рассмотрим деаэрированную нейтральную среду
На аноде происходит окисление железа, на катоде — восстановление воды
АНОД (-) Fe0 -2e => Fe+2 2 1 восстановитель, окисление
КАТОД (+) 2Н2О + 2е- => Н2 0 +2ОН- 2 1 окислитель, восстановление
Суммарное уравнение :
Fe + H2O => Fe+2 + 2OH- + H2
Fe + 2H2O => Fe(OH)2 + H2

Схема короткозамкнутого гальванического элемента:
А (–)  Fe | H2O | Co  (+) К

2. Напишите уравнения реакций электрохимической коррозии медного изделия, содержащего детали припаянные серебром, протекающей при его хранении во влажной атмосфере.
У нас медное изделие находится во влажной атмосфере, которая является электропроводящей средой, следовательно, будет протекать электрохимическая коррозия.
Для начала выпишем стандартные электродные потенциалы металлов:

E0(Cu2+/Cu) = 0.34B
E0(Ag+/Ag) = 0.80 B

Влажная атмосфера– это нейтральная среда, поэтому окислителем (деполяризатором) является кислород – О2 воздуха. Следовательно, в этой схеме будет протекать электрохимическая коррозия с кислородной деполяризацией.

Серебро имеет больший (0,80 B) потенциал, чем медь (0,34 B), поэтому в гальваническом элементе серебро будет катодом (окислителем), медь – анодом (восстановителем).
При контакте меди и серебра находящихся в нейтральной среде образуется микрогальванический элемент:
(-) Сu │ H2O, O2 │ Ag (+)

Электроны двигаются от меди к серебру .Запишем электронные уравнения процессов, протекающих на электродах, и составим суммарное уравнение электрохимической коррозии.
(-) (А) Cu0 – 2e = Cu2+(+)(K) O2 + 2H2O + 4е = 4OН–

2Cu0+O2 + 2H2O = 2Cu2+ + 4OH–
Составим молекулярное уравнение окислительно-восстановительной реакции, протекающей при  электрохимической коррозии:
2Cu0+O2 + 2H2O = 2 Cu(OH)2
Вывод: коррозировать будет железо. Продуктом его электрохимической коррозии является основание – гидроксид меди (II) (Cu(OH)2).
3.Составить гальванический элемент, используя в качестве катода свинцовый электрод. Вычислите ЭДС, если концентрация Men+ у анода и катода соответственно равны 0,001 моль/л и 0,1 моль/л
Разность потенциалов ( ЭДС) образуется не только между разными, но и между одноименными металлами, прогруженными в растворы своих солей с разными концентрациями. Такой гальванический элемент называется концентрационным. Например, свинцовый концентрационный гальванический элемент.
Электродный потенциал зависит от природы металла температуры, концентрации ионов металла в растворе. Эта зависимость выражается уравнением Нернста:
EPb2+/Pb = EPb2+|Pb0 + 0,0592 lg[Pb2+] , где
EPb2+|Pb0 –стандартный эдектродный потенциал;
n – число электронов, принимающих участие в процессе;
[Pb2+]- концентрация ионов металла в растворе.
Из формулы следует, что чем больше разбавленный раствор, тем более отрицательно значение потенциала металла. В гальваническом элементе анодом становится металл, обладающий меньшим значением электродного потенциала, а катодом – металл с большим значением электродного потенциала. Значит, в нашем случае анодом будет металл свинца с концентрацией раствора 0,001 M, а катодом – 0,1M
(-)Pb | Pb2+ (0,001M) || Pb2+(0,1М) | Pb (+)
Запишем работу такого концентрационного гальванического элемента.
EPb2+|Pb0 = — 0,13 В
E(анод)Pb2+|Pb = -0,13 В + 0,0592 lg 0,001 = — 0,2185В
E(катод)Pb2+|Pb = -0,13 В + 0,0592 lg 0,1 = — 0,1595 В
ЭДС = Екатода – Еанода = -0,1595 – (-0,2185) = 0,059 В
Процессы на электродах:
А: Pb0 — 2е- = Pb2+
К: Pb2++ 2е- = Pb0

ОТВЕТ: ЭДС гальванического элемента 0,059 В

4. Составить гальванический элемент, ЭДС которого при единичных концентрациях потенциало-определяющих ионов равна 0,8 В. Как изменится значение ЭДС, если концентрация Mеn+ у анода будет уменьшена до 0,001 моль/л ?
ЭДС = Екатода – Еанода
Расчет Е катода и анода производится при помощи уравнения Нернста
EMen+/Me = EMen+|Me0 + 0,059n lg[Men+] ,
Так как у нас концентрация ионов металлов равна 1, значит
ЭДС = Е0 катода – Е0 анода
Из таблицы значений стандартных электродных потенциалов подберем электроды, разность значений стандартных электродных потенциалов которых будет равна 0,8 В.
EFe2+|Fe0 = — 0,44 В (анод)
ECu2+|Cu0 = 0,34 В ( катод)

А(-) Fe | Fe2+ (1M) || Cu2+(1М) | Ni (+) K

ЭДС = Екатода – Е анода = 0,34 – (-0,44) =0,78В ≈ 0,8В

Посчитаем Е анода, если [Fe 2+] = 0,001 моль/л
Eанода = EFe2+|Fe0 + 0,0592 lg[Fe2+] ,
Eанода = (-0.44) + 0,0592 lg0,001 = — 0,52В
ЭДС1 = Екатода – Е анода = 0,34 – (-0,52) =0,86В

ОТВЕТ: При изменении концентрации ионов анода до 0,001 моль/л, Эдс увеличиться на (0,86-0,78) 0,08 В

5. При электролизе водного раствора хлорида кальция (CaCl2) на неактивном аноде выделилось 1120 мл газа .какое это вещество? Какой продукт и в каком количестве выделился на катоде?
Раствор соли хлорида кальция (CaCl2), образован активным металлом (Ca) и бескислородным кислотным остатком (Cl-)
рассмотрим механизм электролиза соли хлорида кальция (CaCl2) водный раствор.
уравнение диссоциации электролита хлорида кальция (CaCl2):

CaCl2 => Ca2+ + 2Cl —
(-) катод (+) анод
Ca2+; H2O Cl-; H2O
Eo(Ca2+/Ca) = -2,87 В Eo(O2/2H2O) =1,8 В
Eo(2H2О/H2) = -1,0 В Eo(Cl20/2Cl-) = 1,36В
Так как Eo(Ca2+/Ca) < Eo(2H2О/H2), то происходит восстановление воды Так как EoCl2/2Cl- < EoO2/2H2O, идёт процесс окисления ионов хлора
2H2O + 2ē H2 + 2OH- 2Cl- — 2ē Cl2
Ca2+ + 2OH- => Ca(OH)2
Суммарное уравнение : CaCl2 + 2H2O => Ca(OH)2 + Cl2 + H2↑

Таким образом на аноде выделяется 1120 мл ( 1,12л ) хлора.
На катоде выделяется водород.
По уравнению видно (показывают коэффициенты), что на катоде выделился водород в том же количестве, что и хлор на аноде.

Значит, и объём водорода — тоже 1,12 л
6) В водном растворе находится 0,8 моль соли нитрата серебра (AgNO3). Какое количество электричества ( в числах Фарадея) необходимо пропустить через раствор электролита, чтобы полностью осадить серебро? Какое вещество, и в каком количестве образуется на инертном аноде?
Для начала рассмотрим электролиз нитрата серебра
Диссоциация:
AgNO3 => Ag+ + NO3-
на катоде выделяется серебро, а на аноде происходит окисление воды.
К: Ag+ + 1e => Ago 1 4 окислитель , восстановление
А: 2H2O — 4е => O2 + 4H+  4 1 восстановитель, окисление

Суммарное уравнение:
4Ag+ + 2H2O => 4Ago + O2 + 4H+ 

количество электричества (в числах Фарадея) которое было пропущено через электролизер определяется:

Q = n*F*z
n- количество вещества, моль
z -число электронов в уравнении электродного процесса
F -постоянная величина (число Фарадея),равная 96500 Кл/моль

У нас должно выделиться 0,8 моль серебра, значит количество электричества ( в числах Фарадея)будет:
Q = n*F*z = 0,8моль *96500 * 1 = 77 200 Кл = 77,2 кКл

На аноде выделяется кислород.
Найдем его количество вещества по формуле:
Q = n*F*z => n = QF*z
n(O2) = 77 20096500*4=0.2 моль

ОТВЕТ: для выделения 0,8 моль серебра понадобится 77,2 кКл электричество и при этом на катоде выделится 0,2 моль кислорода.

1 Какие возможны коррозионные процессы при погружении кобальтовых пластин скрепленных железными болтами в водный раствор рН =7 Для начала выпи