4. Контрольні запитання та завдання

1. Що називається гальванічним елементом? Записати гальванічний елемент, який складається із Zn, Cu, CuSO₄, ZnSO₄. Що таке електрорушійна сила елементу?

2. Що називають електродом? Запишіть декілька прикладів процесів, які відбуваються на електродах.

3. Обгрунтувати поняття «електродний потенціал». Як він залежить від температури і концентрації іонів в розчині? Зробити запис цієї залежності для хлоросрібного електроду. Як е.р.с. гальванічного елементу пов'язана з потенціалами електродів?

4. Які методи визначення рН ви знаєте? Що називається рН розчину?

5. Вказати, яка реакція (окиснення або відновлення) перебігає на позитивному та негативному електродах гальванічного елементу.

6. Записати гальванічний елемент, у якому перебігає реакція

2AgNO₃+ Cd = 2Ag + Cd(NO₃)₂.

Записати напівреакції на кожному з електродів.

7. Записати схему електрохімічного ланцюга, у якому перебігає така хімічна реакція: Fe³⁺ + V²⁺ = Fe²⁺ + V³⁺. Записати напівреакції.

8. Написати рівняння хімічної реакції, що перебігає в гальванічному елементі

PtCr²⁺, Cr³⁺ Co²⁺, Co³⁺Pt.

Знайти е.р.с. елемента, якщо стандартні потенціали систем Cr³⁺/Cr²⁺ та Со³⁺/Co²⁺ дорівнюють відповідно -0,408 та +1,808 В.

9. Пояснити, для яких цілей використовується хінгідронний електрод. Записати формулу Нернста для нього.

10. Скласти електрод другого роду, якщо є такі речовини: Ag, AgNO₃, K₂CrO₄, AgNO₃, Pt, HNO₃, K₂Cr₂O₇, Ag₂CrO₄. Написати реакцію і рівняння Нернста для цього електрода.

11. Скласти гальванічний елемент, у якому перебігає реакція

Ni²⁺ + Sn = Sn²⁺ + Ni.

12. При температурі 298 К та активності іонів а = 0,005 моль/л потенціал електрода Cu²⁺Cu дорівнює +0,271 В. Розрахувати стандартний потенціал мідного електрода.

13. Розрахувати електрорушійну силу елемента (темпемпереатура 298 К):

ZnZnSO₄Cu SO₄Cu.

Моляльність розчинів ZnSO₄ та Cu SO₄ дорівнює 0,1 і 0,001 відповідно. Середні коефіцієнти активності електролітів складають ₁ = 0,16 та ₂ = 0,74.

14. Розрахувати е.р.с. концентраційного елемента:

Ag  AgNO₃  AgNO₃  Ag

C₁=0,02 моль/л C₂=0,1 моль/л.

Моляльні електропровідності розчинів нітрату срібла (С₁) = 115,0 Ом^-1см²моль^-1, (С₂) = 98,0 Ом^-1см²моль^-1.

Прийняти, що значення коефіцієнта активності дорівнює уявній ступені дисоціації.

Розділ іі Основи гальванотехніки

Гальванотехніка належить до найважнішіх галузей прикладної електрохімії. Вона включає гальваностегію (нанесення на вироби електрохімічних покриттів, міцно зчеплених з металом, що покривається), гальванопластику (одержання металевих копій з різних предметів) та електрохімічну обробку поверхні (полірування, оксидування тощо).

1 - + 1 - +

3 4

2

2

4 5 3

6 7 5

6 7

а б

Рис. 13. Принципові електричні схеми для проведення електролізу в гальваностатичному (а) та потенціостатичному (б) режимах: 1 - джерело постійного струму, 2 - амперметр,

3 - вольтметр, 4 - реостат, 5 - електролізер, 6 - катод, 7 – анод

Порівняно з іншими методами нанесення покриттів, електроосадження має ряд переваг, дозволяє регулювати товщину шару металу, економічно витрачати +кольорові метали, одержувати покриття з необхідними фізико-хімічними та механічними властивостями. У промисловості найчастіше наносять цинкові, нікелеві, хромові, мідні покриття.

Для проведення електролізу використовують електролізери - посудини, у які заливають розчин електроліту та вміщують металеві пластинки - електроди. Електрод, на якому відбувається процес відновлювання, називається катодом (при електролізі він заряджений негативно), а електрод, на якому проходить окислення, - анодом (заряджений позитивно). При електролізі деталь, на яку наносять покриття, служить катодом, а при поліруванні пластинка, що полірується, – анодом. Електроліз проводять при гальваностатичному (підтримується задана сила струму) або потенціостатичному (підтримується стала напруга) режимах (рис. 13).