1. Рассчитать электродный потенциал водородного электрода при рН=0.
2. Составить ГЭ: электроды из Al и Cr погружены в растворы собственных солей Al2 (SO4)3 и Cr2 (SO4)3. Написать процессы на электродах.
3. Подобрать протектор к изделию из марганца.
4. Написать процессы на катоде и аноде при электролизе раствора Al2 (SO4)3 с использованием графитового анода.
5. Написать процессы при электролизе раствора AlCl3 с использованием графитового анода.
E0 (Cr+3/Cr)= -0,74 B; E0 (Мn+2/Мn)= -1,18 B; E0 (Al+3/Al)= -1,66 B;
E = E0 - (0,0592/n) * log([H+])
где E - электродный потенциал, E0 - стандартный потенциал, n - количество электронов, участвующих в реакции, [H+] - концентрация ионов водорода.
Для водородного электрода, E0 = 0 B, n = 2 (приходится на двойную электронную активность водорода), [H+] = 1 (потому что рН=0 означает концентрацию ионов водорода равной 1).
Подставляем значения в формулу:
E = 0 - (0,0592/2) * log(1) = 0 - 0,0296 * 0 = 0
Таким образом, электродный потенциал водородного электрода при рН=0 равен 0 B.
2. Гальваническая электрохимическая ячейка содержит два электрода, изготовленные из алюминия (Al) и хрома (Cr), погруженные в растворы солей алюминия и хрома (Al2(SO4)3 и Cr2(SO4)3 соответственно).
Процессы на электродах могут быть представлены следующим образом:
- На алюминиевом (Al) электроде происходит восстановление катиона алюминия (Al3+) до металлического алюминия (Al):
2Al3+(aq) + 6e- -> 2Al(s)
- На хромовом (Cr) электроде происходит окисление металлического хрома (Cr) до катиона хрома (Cr3+):
Cr(s) -> Cr3+(aq) + 3e-
3. Чтобы подобрать протектор к изделию из марганца, необходимо найти металл, который значительно активнее марганца (Mn) в ряду активности металлов.
Металл должен иметь больший положительный электродный потенциал (E0). Из информации, которая дана, мы можем сравнить электродные потенциалы различных металлов:
E0(Cr3+/Cr) = -0,74 B
E0(Mn2+/Mn) = -1,18 B
E0(Al3+/Al) = -1,66 B
Таким образом, марганец (Mn) является самым активным металлом среди этих трех в ряду активности элементов. Чтобы защитить изделие из марганца, необходимо использовать протектор, который имеет более положительный электродный потенциал, например, алюминий (Al) или хром (Cr).
4. При электролизе раствора Al2(SO4)3 с использованием графитового анода происходят следующие процессы на катоде и аноде:
- На катоде происходит восстановление катионов алюминия (Al3+) до металлического алюминия (Al):
2Al3+(aq) + 6e- -> 2Al(s)
- На аноде происходит окисление графитового анода (C) до оксида углерода (CO2):
C(s) + 2CO3-(aq) -> CO2(g) + 2CO2-(aq) + 4e-
5. При электролизе раствора AlCl3 с использованием графитового анода происходят следующие процессы на катоде и аноде:
- На катоде происходит восстановление катионов алюминия (Al3+) до металлического алюминия (Al):
2Al3+(aq) + 6e- -> 2Al(s)
- На аноде происходит окисление графитового анода (C) до оксида углерода (CO2):
C(s) + 2Cl-(aq) -> CO2(g) + 2Cl-(aq) + 2е-
Эти процессы основаны на стандартных электродных потенциалах и законе сохранения заряда во время электролиза.