Добрый день! Я рад выступить в роли вашего школьного учителя и помочь вам разобраться с данным вопросом о гальваническом элементе.
Гальванический элемент состоит из двух полуреакций, которые происходят на электродах. В данном случае у нас есть никелевая пластина и оловянная пластина, которые погружены в растворы нитратов никеля и олова соответственно.
Для начала давайте запишем схему гальванического элемента:
Никелевая пластина | Никелевый ион, Ni²⁺ (0,01 М) || Оловянная пластина | Оловянный ион, Sn²⁺ (1,0 М)
Теперь перейдем к записи электродных реакций на электродах. На никелевой пластине происходит окисление металла, а на оловянной происходит восстановление металла.
На никелевой пластине происходит следующая полуреакция:
Ni(s) → Ni²⁺(aq) + 2e⁻
Здесь Ni(s) обозначает никелевую пластину, Ni²⁺(aq) - ионы никеля в растворе.
На оловянной пластине происходит следующая полуреакция:
Sn²⁺(aq) + 2e⁻ → Sn(s)
Здесь Sn²⁺(aq) - ионы олова в растворе, Sn(s) - оловянная пластина.
Для подсчета электродного потенциала вам нужно знать стандартные потенциалы окисления и восстановления соответствующих веществ. В данном случае нам понадобятся значения для Ni²⁺ и Sn²⁺.
Cтандартный потенциал окисления Ni²⁺ -> Ni составляет +0,25 В.
Cтандартный потенциал восстановления Sn²⁺ -> Sn составляет -0,14 В.
Теперь мы можем рассчитать электродное напряжение (ЭДС) гальванического элемента по формуле:
E = E°(восстановление) - E°(окисление)
Подставим значения:
E = (-0,14) - (+0,25) = -0,39 В
Таким образом, ЭДС этого гальванического элемента составляет -0,39 В.
Надеюсь, ответ был полным и понятным! Если у вас возникнут дополнительные вопросы, не стесняйтесь задавать их.
Схема коррозии при контакте цинка с железом во влажной атмосфере включает в себя следующие шаги:
1. Начало реакции: Когда цинковая и железная поверхности находятся в контакте, начинается процесс коррозии. Во влажной атмосфере вода обычно содержит растворенные газы и электролиты, что создает условия для электрохимической реакции.
2. Анодный процесс: В данной реакции, цинк - более активный метал, выступает в качестве анода. Вода служит электролитом и обеспечивает проводимость для электронов. Цинк вступает в анодный процесс и теряет электроны, окисляясь:
Zn(s) → Zn2+(aq) + 2e-
Это означает, что атомы цинка переходят в состояние ионов цинка, при этом выбывают два электрона.
3. Катодный процесс: Железо - менее активный метал, выступает в качестве катода в данной реакции. Оно принимает электроны, полученные от цинка, и вступает в катодный процесс:
Fe2+(aq) + 2e- → Fe(s)
Ионы железа, получая электроны, восстанавливаются и образуют осадок железа на поверхности цинка.
4. Электронный ток: Электроны, выделившиеся в анодном процессе, передаются через влажную атмосферу от цинка к железу. Это происходит по пути наименьшего сопротивления, т.е. по металлическому контакту.
5. Электролитическое растворение цинка: Поскольку цинк окисляется, он растворяется и образует ионы цинка в влажной среде:
Zn2+(aq) + 2OH-(aq) → Zn(OH)2(s)
Образующиеся ионы цинка могут вступать в реакцию с гидроксидами, содержащимися в влажной атмосфере.
6. Коррозионная среда: Образующиеся ионы цинка и окисное сплавление металла образуют частичку, называемую анодом. Вода и растворенные газы под участием ионов цинка формируют окружающую среду, которая поддерживает коррозию.
7. Развитие коррозии: Постепенно цинк расходуется, теряет массу и образует пористое покрытие на своей поверхности. При этом железо, находящееся в контакте с цинком, могут также начать подвергаться коррозии, особенно если цинк полностью исчезает или пористый слой становится непроницаемым для воды.
Итак, это основные шаги процесса коррозии при контакте цинка с железом во влажной атмосфере. Ключевыми моментами здесь являются анодный процесс (типично для более активного металла) и катодный процесс (типично для менее активного металла). Схема помогает объяснить, как именно происходит процесс коррозии и почему цинк, будучи более активным металлом, подвергается коррозии в присутствии железа.
