А) Железный и серебряный электроды имеют электродные потенциалы -0,44 и +0,799 в соответственно. Какая из двух следующих реакций протекает самопроизвольно в железо-серебряном гальваническом элементе: Fe^0 + 2Ag^+ = Fe^2+ + 2Ag^0 или 2Ag^0 + Fe^2+ = Fe^0 + 2Ag^+? Пожалуйста, обоснуйте ваш ответ, рассчитав энергию Гиббса для каждой из реакций.
Б) В раствор соляной кислоты помещены пластина из хрома и пластина из хрома, частично покрытая серебром. В каком случае коррозионный процесс хрома протекает более интенсивно? Почему? Предоставьте уравнения для соответствующих процессов.
Б) В раствор соляной кислоты помещены пластина из хрома и пластина из хрома, частично покрытая серебром. В каком случае коррозионный процесс хрома протекает более интенсивно? Почему? Предоставьте уравнения для соответствующих процессов.
Сон
А) Для определения самопроизвольности реакции в железо-серебряном гальваническом элементе, нам нужно рассчитать изменение энергии Гиббса (\(\Delta G\)) для каждой из данных реакций. Энергия Гиббса позволяет определить, будет ли реакция протекать самопроизвольно или нет.
Рассмотрим первую реакцию: \(Fe^{0} + 2Ag^{+} \rightarrow Fe^{2+} + 2Ag^{0}\)
Мы можем использовать электродные потенциалы для расчета \(\Delta G\). Разница в электродных потенциалах между электродами указывает на направление потока электронов. Однако для расчета \(\Delta G\) нам необходимо учесть все реагенты и продукты реакции.
Энергия Гиббса (\(\Delta G\)) может быть рассчитана по формуле:
\[\Delta G = -nFE\]
где \(n\) - количество электронов, \(F\) - постоянная Фарадея, \(E\) - разность электродных потенциалов.
Для данной реакции у нас есть \(n = 2\) (коэффициенты перед Ag и Fe), а разность электродных потенциалов будет \(\Delta E = E_{Fe^{0}} - E_{Ag^{+}}\).
Подставим в формулу и рассчитаем \(\Delta G\):
\[\Delta G = -2 \cdot F \cdot \Delta E\]
\(\Delta E = -0.44 - 0.799 = -1.239\) (вольты)
Теперь мы можем рассчитать \(\Delta G\):
\[\Delta G = -2 \cdot 96485 \cdot (-1.239) = 240576.63\) (кДж/моль)
Для второй реакции: \(2Ag^{0} + Fe^{2+} \rightarrow Fe^{0} + 2Ag^{+}\)
Аналогично, мы можем рассчитать \(\Delta G\) для этой реакции:
\(\Delta E = E_{Ag^{0}} - E_{Fe^{2+}}\)
\(\Delta E = 0.799 - (-0.44) = 1.239\) (вольты)
\[\Delta G = -2 \cdot 96485 \cdot 1.239 = -240576.63\) (кДж/моль)
Теперь мы можем сделать вывод о самопроизвольности реакции. Реакция будет протекать самопроизвольно, если \(\Delta G\) отрицательно. В первой реакции \(\Delta G = 240576.63\) (кДж/моль), что положительно, следовательно, первая реакция не протекает самопроизвольно. Во второй реакции \(\Delta G = -240576.63\) (кДж/моль), что отрицательно, следовательно, вторая реакция протекает самопроизвольно.
Ответ: Реакция \(2Ag^{0} + Fe^{2+} \rightarrow Fe^{0} + 2Ag^{+}\) протекает самопроизвольно в железо-серебряном гальваническом элементе.
Б) Коррозия хрома будет протекать более интенсивно в случае, когда он встречается с пластиной, частично покрытой серебром. Причина в том, что хром более активен, чем серебро, и будет вытеснить его из раствора соляной кислоты.
Уравнения для соответствующих процессов:
1) Коррозия хрома в растворе соляной кислоты:
\(Cr_{(s)} + 2HCl_{(aq)} \rightarrow CrCl_{2(aq)} + H_{2(g)}\)
2) Коррозия хрома в контакте с пластиной, частично покрытой серебром:
\(Cr_{(s)} + Ag_{(s)} + 2HCl_{(aq)} \rightarrow CrCl_{2(aq)} + AgCl_{(s)} + H_{2(g)}\)
Таким образом, в присутствии серебра, хром будет более активно реагировать с соляной кислотой и процесс коррозии хрома будет протекать более интенсивно.
Ответ: Коррозионный процесс хрома будет протекать более интенсивно в случае, когда он встречается с пластиной, частично покрытой серебром.
Рассмотрим первую реакцию: \(Fe^{0} + 2Ag^{+} \rightarrow Fe^{2+} + 2Ag^{0}\)
Мы можем использовать электродные потенциалы для расчета \(\Delta G\). Разница в электродных потенциалах между электродами указывает на направление потока электронов. Однако для расчета \(\Delta G\) нам необходимо учесть все реагенты и продукты реакции.
Энергия Гиббса (\(\Delta G\)) может быть рассчитана по формуле:
\[\Delta G = -nFE\]
где \(n\) - количество электронов, \(F\) - постоянная Фарадея, \(E\) - разность электродных потенциалов.
Для данной реакции у нас есть \(n = 2\) (коэффициенты перед Ag и Fe), а разность электродных потенциалов будет \(\Delta E = E_{Fe^{0}} - E_{Ag^{+}}\).
Подставим в формулу и рассчитаем \(\Delta G\):
\[\Delta G = -2 \cdot F \cdot \Delta E\]
\(\Delta E = -0.44 - 0.799 = -1.239\) (вольты)
Теперь мы можем рассчитать \(\Delta G\):
\[\Delta G = -2 \cdot 96485 \cdot (-1.239) = 240576.63\) (кДж/моль)
Для второй реакции: \(2Ag^{0} + Fe^{2+} \rightarrow Fe^{0} + 2Ag^{+}\)
Аналогично, мы можем рассчитать \(\Delta G\) для этой реакции:
\(\Delta E = E_{Ag^{0}} - E_{Fe^{2+}}\)
\(\Delta E = 0.799 - (-0.44) = 1.239\) (вольты)
\[\Delta G = -2 \cdot 96485 \cdot 1.239 = -240576.63\) (кДж/моль)
Теперь мы можем сделать вывод о самопроизвольности реакции. Реакция будет протекать самопроизвольно, если \(\Delta G\) отрицательно. В первой реакции \(\Delta G = 240576.63\) (кДж/моль), что положительно, следовательно, первая реакция не протекает самопроизвольно. Во второй реакции \(\Delta G = -240576.63\) (кДж/моль), что отрицательно, следовательно, вторая реакция протекает самопроизвольно.
Ответ: Реакция \(2Ag^{0} + Fe^{2+} \rightarrow Fe^{0} + 2Ag^{+}\) протекает самопроизвольно в железо-серебряном гальваническом элементе.
Б) Коррозия хрома будет протекать более интенсивно в случае, когда он встречается с пластиной, частично покрытой серебром. Причина в том, что хром более активен, чем серебро, и будет вытеснить его из раствора соляной кислоты.
Уравнения для соответствующих процессов:
1) Коррозия хрома в растворе соляной кислоты:
\(Cr_{(s)} + 2HCl_{(aq)} \rightarrow CrCl_{2(aq)} + H_{2(g)}\)
2) Коррозия хрома в контакте с пластиной, частично покрытой серебром:
\(Cr_{(s)} + Ag_{(s)} + 2HCl_{(aq)} \rightarrow CrCl_{2(aq)} + AgCl_{(s)} + H_{2(g)}\)
Таким образом, в присутствии серебра, хром будет более активно реагировать с соляной кислотой и процесс коррозии хрома будет протекать более интенсивно.
Ответ: Коррозионный процесс хрома будет протекать более интенсивно в случае, когда он встречается с пластиной, частично покрытой серебром.
Знаешь ответ?