Minimum 12 odpowiedzi! Inne zgłoszę do usunięcia
1. Reakcje na katodzie i anodzie
2. Co to jest biała rdza i jak powstaje dla cynku
3. Elektroliza - pojęcie
4. Prawa Faraday'a
5. Wzór na równoważnik elektrchemiczny
6. Ile wynosi stała Faraday'a i w jakiej jest jednostce
7. Jak można zapobieć korozji cynku
8. Co to jest Coulomb
9. Wzór na wydajność prądową
10. Przebieg reakcji rozkłądu na jony cynku
11. O ile więcej miedzi niż cynku wydzieli się podczas elektrolizy prowadzonej w takich samych warunkach
12. Co to jest gęstość i wydajność prądowa
13. Korozja cynku w warunkach a) atmosferycznych wilgotnych i b )roztworach słabego kwasu
14.Na czym polega ochrona powłok cynkowych na blachach stalowych a) chemiczna b) elektrochemiczna
zapewne nie znajdziecie wszystkiego u wujka google więc powodzenia i miłej nocki
Witaj :)
1. Reakcje na katodzie i anodzie.
Na katodzie zachodzą reakcje redukcji, a na anodzie reakcje utleniania - niezależnie od tego, czy dotyczy to ogniw, czy elektrolizerów.
W przypadku elektrolizy katoda jest ujemna ( płyną do niej dodatnie kationy), anoda jest dodatnia ( płyną do niej ujemne aniony).
W przypadku ogniw jest przeciwnie: katoda jest dodatnia, a anoda - ujemna.
2. Co to jest biała rdza i jak powstaje na cynku ?
Biała rdza jest pylistym białym nalotem powstającym na świeżej, niezabezpieczonej patyną cynkowej powierzchni w kontakcie z atmosferą i wszelkimi atmosferycznymi postaciami wody. Jest mieszaniną tlenku cynku ZnO i wodorotlenku cynku Zn(OH)₂ (głównie).
Najpierw cynk utlenia się powierzchniowo tlenem z powietrza:
2Zn + O₂ ---> 2ZnO, a ten następnie w reakcji z wodą : ZnO + H₂O ---> Zn(OH)₂
3. Elektroliza - pojęcie.
Elektroliza to zespół zjawisk (przemian) chemicznych (reakcji chemicznych) oraz fizycznych ( wydzielanie ciepła, emisja promieniowania elektromagnetycznego np. światła widzialnego, emisja fal akustycznych itd.) zachodzących na granicy faz elektroda – przewodnik jonowy pod wpływem wymuszonego przepływu prądu elektrycznego.
4. Prawa elektrolizy Faradaya.
I prawo elektrolizy Faradaya mówi, że masa substancji m wydzielonej na elektrodzie zależy od rodzaju tej substancji i jest wprost proporcjonalna do natężenia J przepływającego prądu oraz czasu t trwania elektrolizy, co oznacza, że jest wprost proporcjonalna do ładunku Q = J*t, który przepłynął przez elektrolit.
m = k*J*t = k*Q, gdzie k jest współczynnikiem proporcjonalności zwanym równoważnikiem elektrochemicznym – charakterystycznym dla substancji wydzielanej na elektrodzie.
II prawo elektrolizy Faradaya mówi, że dla każdego procesu elektrodowego, stosunek masy molowej M wydzielanej substancji do iloczynu jej równoważnika elektrochemicznego k i molowej liczby ładunkowej z – jest wielkością stałą – zwaną stałą Faradaya równą w przybliżeniu F = 96500C/mol.
M/[k*z] = F lub
M/z = k*F lub
R = k*F gdzie M/z = R jest dawnym gramorównoważnikiem chemicznym.
Równanie elektrolizy łączące oba prawa Faradaya otrzymujemy w wyniku wyliczenia k z II prawa i wstawieniu go do prawa I:
m = M*J*t/zF
5. Wzór na równoważnik elektrochemiczny.
Definicyjny wzór wyprowadza się z I prawa elektrolizy Faradaya:
k = m/[J*t] = m/Q
Równoważnik elektrochemiczny jest liczbowo równy masie substancji wydzielonej na elektrodzie w wyniku przepływu ładunku 1C, a jego wymiarem jest [kg/C] lub [kg/As].
Innymi wzorami są:
k = R/F lub
k = M/[z*F]
6. Ile wynosi stała Faradaya i jaki jest jej wymiar?
Stała Faradaya F ≈ 96500C/mol
Jest to ładunek 1 mola elektronów.
F = e* Na = 1,602*10⁻¹⁹C * 6,022*10²³/mol ≈ 96500C/mol
7. Jak można zapobięc korozji cynku.
Świeże, niezabezpieczone powierzchnie cynkowe należy chronić przed długotrwałym kontaktem z wodą przez trzymanie ich w suchych i przewiewnych warunkach. Pozwala to uniknąć białej rdzy, a umożliwia naturalne powstawanie ochronnej warstwy patyny czyli zasadowego węglanu cynku Zn₅[(OH)₃CO₃]₂ w postaci szczelnej szarej warstwy.
Bardziej zaawansowanymi metodami ochrony antykorozyjnej cynku są:
--- pasywacja powierzchni cynku metodą chromianowania na bazie azotanów lub kwasów,
--- pokrywanie powierzchni cynku niemetalicznymi powłokami ochronnymi w postaci warstw czystych lakierów lub lakierów z wypełniaczem w postaci sproszkowanego aluminium izolujących powierzchnię od dostępu atmosfery i wilgoci,
--- pokrywanie powłoką aluminium metalicznego, które w szeregu elektrochemicznym stoi przed cynkiem, dzięki czemu chroni przed korozją chemiczną i elektrochemiczną,
--- pokrywanie powłokami metali o wyższym potencjale standardowym, co w przypadku cynku jest nieopłacalne,
--- ochrona katodowa czyli tzw. „połączenie z minusem” niskonapięciowego źródła prądu stałego,
--- ochrona protektorowa - także w przypadku cynku nieopłacalna,
8. Co to jest Coulomb ( kulomb)?
1 C czyli 1 kulomb ( od francuskiego uczonego Coulomba) jest to ładunek przepływający przez przekrój poprzeczny przewodnika, przez który płynie prąd o natężeniu 1A w czasie 1s. Jest jednostką ładunku w układzie SI.
1C = [A*s] = 1 amperosekunda
9. Wzór na wydajność prądową.
O wydajności prądowej elektrolizy mówimy wtedy, gdy na elektrodzie wydziela się mniejsza masa m’ aniżeli masa m wynikajaca z prawa Faradaya.
W = m’ *100%/m
10. Przebieg reakcji rozkładu na jony cynku.
Ze względu na niejasność powyższego sformułowania wynikającą prawdopodobnie z pominięcia jakiegoś słowa i/lub przestawienia słów podaję zapis reakcji przechodzenia atomów cynku w jony:
Zn⁰ -------> Zn²⁺………….+…………….2e
Obojętny elektrycznie atom Zn⁰ o konfiguracji [Ar] 3d10 4s2 oddaje swoje dwa walencyjne elektrony 4s uzyskując trwały układ całkowicie wypełnionych podpowłok. Cynk występuje tylko na +II stopniu utlenienia.
11. O ile więcej miedzi niż cynku wydzieli się podczas elektrolizy prowadzonej w takich samych warunkach?
Przy danym natężeniu J oraz czasie t :
∆m = mCu – mZn = kCu*J*t – kZn*J*t = J*t*[kCu – kZn] ∆m = Q*[kCu – kZn]
Δm = Q*[0,3294mg/C - 0,3388mg/C] = - 0,0094mg*Q
Dla Q = 2F = 193000C otrzymujemy: Δm = - 1814,2mg = - 1,8142g
W tych warunkach otrzymamy o 1,8142g Zn więcej niż Cu.
Ponieważ dla Cu i dla Zn k = M/2F czyli kCu = Mcu/2F oraz kZn = Mzn/2F więc:
∆m = Q*[Mcu – Mzn]/2F < 0, bo Mcu - Mzn = 63,546g/moj - 65,39g/mol = -1,844g/mol.
Dla Q = 2F = 193000C otrzymujemy:
Δm = - 1,844g/mol *193000C/193000c/mol = - 1,844g, co pozostaje w dobrej zgodności z wynikiem otrzymanym poprzednio.
Potwierdza to, że to masa wydzielonego cynku będzie większa.
12.Co to jest gęstość i wydajność prądowa?
Wydajność prądowa elektrolizy jest to % udział całkowitego natężenia prądu J, który zostaje zużyty na dany proces elektrodowy np. wydzielanie niklu przy równoległym wydzielaniu wodoru.
Gęstość prądowa j jest to stosunek natężenia prądu J do pola przekroju poprzecznego S przewodnika, przez który ten prąd płynie.
j = J/S
[j] = [A/m²]
13. Korozja cynku w warunkach a) atmosferycznych wilgotnych i b )roztworach słabego kwasu.
a) korozja cynku w atmosferze wilgotnej:
2Zn + O₂ ---------> 2ZnO
ZnO + H₂O -------> Zn(OH)₂................................biała rdza
5Zn(OH)₂ + 2CO₂ ----> Zn₅[(OH)₃CO₃]₂ + 2H₂O………………………..patyna ( szara)
b) w roztworach słabych kwasów – przykładowo H₂SO₃ lub HNO₂ występujących w kwaśnych deszczach:
Kwasy te rozpuszczają ochronne warstewki patyny tworząc siarczany(IV) i azotany(III) cynku, które rozpuszczane i wypłukiwane przez deszczową wodę, odsłaniają świeżą powierzchnię cynku, narażając ją na dalszą korozję chemiczną.
ZnO + H2SO3 ---------> ZnSO3 + H2O
Zn(OH)2 + H2SO3 ---------> ZnSO3 + 2H2O
Zn5[(OH)3CO3]2 + 5H2SO3 ----------> 5ZnSO3 + 8H2O + 2CO2
Zn + H₂SO₃ --------> ZnSO₃ + H₂
14.Na czym polega ochrona powłok cynkowych na blachach stalowych a) chemiczna b) elektrochemiczna?
a) ochronna rola powłok cynkowych na blachach stalowych w przypadku korozji chemicznej polega na izolowaniu powierzchni stali od takich korodujących czynników chemicznych jak tlen, woda, dwutlenek węgla, kwasy itd.
b) natomiast w przypadku korozji elektrochemicznej, gdy powłoka cynkowa ulegnie uszkodzeniu, to w przypadku powstawania mikroogniw galwanicznych, rozpuszczaniu anodowemu nie będzie ulegać żelazo lecz cynk, jako bardziej elektroujemny czyli aktywniejszy.
Semper in altum................................pozdrawiam :)
Jeśli podoba Ci się to rozwiązanie, możesz uznać je za najlepsze- wówczas otrzymasz zwrot 15% punktów wydanych na to zadanie. W przypadku 1 rozwiązania możesz to zrobić po godzinie od jego dodania.
PS. W razie wątpliwości - pytaj :)