Question

Где коррозия меди протекает быстрее: в растворе Nа2SО3 или NiCl2? Дать мотивированный ответ (уравнения реакций в молекулярном и ионно-молекулярном видах, электродные процессы с расчетом ЭДС и G°, схема гальванического элемента).

Answer 1

Добрый день! Я буду рад выступить в роли вашего школьного учителя и помочь разобраться с данным вопросом.

Для определения того, где коррозия меди протекает быстрее, нужно рассмотреть реакции, происходящие в растворе Na2SO3 и NiCl2.

Рассмотрим сначала реакцию коррозии меди в растворе Na2SO3:
Cu + Na2SO3 → CuSO3 + 2Na
В данном случае происходит окисление меди до Cu2+ и восстановление Na2SO3 до Na+.

Теперь рассмотрим реакцию коррозии меди в растворе NiCl2:
Cu + NiCl2 → CuCl2 + Ni
В данной реакции медь осаждается, а никель окисляется до Ni2+.

Уравнения реакций в молекулярном виде:
1) Коррозия меди в растворе Na2SO3: Cu + Na2SO3 → CuSO3 + 2Na
2) Коррозия меди в растворе NiCl2: Cu + NiCl2 → CuCl2 + Ni

Теперь рассмотрим электродные процессы, происходящие в каждом из случаев.

Для реакции коррозии меди в растворе Na2SO3:
Анод: Cu → Cu2+ + 2e-
Катод: 2Na+ + 2e- → 2Na
Общее уравнение: Cu + Na2SO3 → CuSO3 + 2Na

Для реакции коррозии меди в растворе NiCl2:
Анод: Cu → Cu2+ + 2e-
Катод: Ni2+ + 2e- → Ni
Общее уравнение: Cu + NiCl2 → CuCl2 + Ni

Теперь, чтобы определить, где коррозия меди протекает быстрее, мы можем использовать расчет электродного потенциала (ЭДС) и стандартный изменение свободной энергии (ΔG°) для каждой из реакций.

Формула для расчета ЭДС: ЭДС = ЭДС(катод) - ЭДС(анод)

Найдем значения ЭДС и ΔG° для каждой из реакций, используя табличные значения.

Стандартные значения ЭДС (Е°) и ΔG° для реакций:
1) Коррозия меди в растворе Na2SO3:
Е°(Cu2+/Cu) = 0.34 В
ΔG°(Cu2+/Cu) = -210 кДж/моль

2) Коррозия меди в растворе NiCl2:
Е°(Cu2+/Cu) = 0.34 В
Е°(Ni2+/Ni) = -0.25 В
ΔG°(Cu2+/Cu) = -210 кДж/моль
ΔG°(Ni2+/Ni) = -237 кДж/моль

Теперь рассчитаем ЭДС и ΔG° для каждой из реакций.

1) Коррозия меди в растворе Na2SO3:
ЭДС = 0.34 В - 0 В = 0.34 В
ΔG° = -210 кДж/моль

2) Коррозия меди в растворе NiCl2:
ЭДС = 0.34 В - (-0.25 В) = 0.59 В
ΔG° = -210 кДж/моль - (-237 кДж/моль) = 27 кДж/моль

Таким образом, на основании полученных значений, можно сделать вывод, что коррозия меди протекает быстрее в растворе NiCl2. Это связано с тем, что в данном растворе реакция меди с никелем имеет более высокое ЭДС и более отрицательное ΔG°, что говорит о более энергетически выгодной реакции.

Схема гальванического элемента для реакции коррозии меди в растворе NiCl2 будет следующей:
Анод: Cu
Катод: Ni
Соль меди: CuCl2
Соль никаля: NiCl2
Разделитель: солевой мостик

Надеюсь, я смог дать максимально подробный и понятный ответ на ваш вопрос. Если у вас возникнут еще какие-либо вопросы, пожалуйста, не стесняйтесь задавать их.