1. Какие соединения будут образовываться, если между собой соединить два металла, Fe и Pb, в различных средах
1. Какие соединения будут образовываться, если между собой соединить два металла, Fe и Pb, в различных средах: а) с кислым рН (7), б) с нейтральным или слабощелочным рН (больше 7)? Опишите химические реакции, которые происходят при электрохимической коррозии данных металлов в этих средах. Рассчитайте электрическую силу и изменение свободной энергии (∆G°298) реакции для стандартных условий.
2. Если через раствор хлорида железа (II) FeCl2 пропустить ток с силой 2 А в течение 10 минут, а через раствор хлорида железа (III) FeCl3 – ток с силой 5 А в течение 6 минут, в каком из растворов будет выделяться больше железа и во сколько раз? Представьте полную схему электролиза одной из солей.
2. Если через раствор хлорида железа (II) FeCl2 пропустить ток с силой 2 А в течение 10 минут, а через раствор хлорида железа (III) FeCl3 – ток с силой 5 А в течение 6 минут, в каком из растворов будет выделяться больше железа и во сколько раз? Представьте полную схему электролиза одной из солей.
Яблонька 59
а) С кислым pH (7):При соединении металлов Fe и Pb в кислой среде (pH = 7) будет протекать следующая электрохимическая реакция:
\[Fe_{(s)} + Pb^{2+}_{(aq)} \rightarrow Fe^{2+}_{(aq)} + Pb_{(s)}\]
В данной реакции металл Fe (железо) окисляется, теряя электроны, и ион Pb^{2+} (свинец) восстанавливается, получая электроны. Реакция происходит со снижением окислительно-восстановительного потенциала, так как позитивный ион Pb^{2+} имеет более высокий потенциал, чем ион Fe^{2+}.
б) С нейтральным или слабощелочным pH (больше 7):
При соединении металлов Fe и Pb в нейтральной или слабощелочной среде (pH больше 7) будут образовываться следующие соединения:
\[2Fe_{(s)} + 3H_2O_{(l)} \rightarrow Fe_2O_3_{(s)} + 3H_{2(g)}\]
\[Pb_{(s)} + 2OH^{-}_{(aq)} \rightarrow Pb(OH)_2_{(s)} + 2e^{-}\]
В данном случае, металл Fe образует оксид железа (Fe2O3), а ион Pb^{2+} соединяется с гидроксидом (OH^-) и образует осадок гидроксида свинца (Pb(OH)2). Реакция происходит при участии воды (H2O) и гидроксида (OH^-).
Для рассчета электрической силы и изменения свободной энергии реакции (∆G°298) для стандартных условий, требуется знать стандартные потенциалы окисления (E°) для каждой реакции:
Электрическая сила (э.с.) реакции (E°) рассчитывается по формуле:
\[E° = E°(восстановления) - E°(окисления)\]
где E°(восстановления) - стандартный потенциал восстановления, E°(окисления) - стандартный потенциал окисления.
Изменение свободной энергии (∆G°298) реакции для стандартных условий рассчитывается по формуле:
\[\Delta G°298 = -nFE°\]
где ΔG°298 - изменение свободной энергии реакции для стандартных условий, n - количество электронов, F - постоянная Фарадея (96 485 Кл/моль), E° - электрическая сила реакции.
Для расчетов требуется знать стандартные потенциалы окисления для Fe и Pb в указанных средах. К сожалению, в нашем текущем доступе, у меня нет информации о этих значениях. Однако, рассчитывая их, вы можете получить электрическую силу и изменение свободной энергии (∆G°298) реакции для стандартных условий.