Закон эквивалентов моль количество вещества

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ

Как происходит атмосферная коррозия луженого и оцинкованного железа при нарушении покрытия? Составьте электронные уравнения анодного и катодного процессов.
Медь не вытесняет водород из разбавленных кислот. Почему? Однако, если к медной пластинке, опущенной в кислоту, прикоснуться цинковой, то на меди начинается бурное выделение водорода. Дайте этому объяснение, составив электронные уравнения анодного и катодного процессов. Напишите уравнение протекающей химической реакции.
На железную пластинку массой 3 г нанесено никелевое покрытие. Механическое повреждение покрытия привело к атмосферной коррозии и возникновению коррозионного тока I = 2∙10^-4 A. Определите массу прокорродировавшего за два месяца металла. Составьте электронные уравнения анодного и катодного процессов.
Если пластинку из чистого цинка опустить в разбавленную кислоту, то начавшееся выделение водорода вскоре почти прекращается. Однако при прикосновении к цинку медной палочкой на последней начинается бурное выделение водорода. Дайте этому объяснение, составив электронные уравнения анодного и катодного процессов. Напишите уравнения протекающей химической реакции.
В чем сущность протекторной защиты металлов от коррозии? Приведите пример протекторной защиты железа в электролите, содержащем растворенный кислород. Составьте электронные уравнения анодного и катодного процессов.
Железное изделие покрыли никелем. Какое это покрытие: анодное или катодное? Почему? Составьте электронные уравнения анодного и катодного процессов коррозии этого изделия при нарушении покрытия во влажном воздухе и в хлороводородной (соляной) кислоте. Какие продукты коррозии образуются в первом и во втором случаях?
Составьте электронные уравнения анодного и катодного процессов с кислородной и водородной деполяризацией при коррозии пары магний — никель. Какие продукты коррозии образуются в первом и во втором случаях?
В раствор хлороводородной (соляной) кислоты поместили цинковую пластинку и цинковую пластинку, частично покрытую медью. В каком случае процесс коррозии цинка происходит интенсивнее? Ответ мотивируйте, составив электронные уравнения соответствующих процессов.
Почему химически чистое железо более стойко против коррозии, чем техническое железо? Составьте электронные уравнения анодного и катодного процессов, происходящих при коррозии технического железа во влажном воздухе и в кислой среде.
Какое покрытие металла называется анодным и какое — катодным? Назовите несколько металлов, которые могут применяться для анодного и катодного покрытий железа. Составьте электронные уравнения анодного и катодного процессов, происходящих при коррозии железа, покрытого медью, во влажном воздухе и в кислой среде.
Железное изделие покрыли кадмием. Какое это покрытие: анодное или катодное? Почему? Составьте электронные уравнения анодного и катодного процессов коррозии этого изделия при нарушении покрытия во влажном воздухе и в хлороводородной (соляной) кислоте. Какие продукты коррозии образуются в первом и во втором случаях?
Железное изделие покрыли свинцом. Какое это покрытие: анодное или катодное? Почему? Составьте электронные уравнения анодного и катодного процессов коррозии этого изделия при нарушении покрытия во влажном воздухе и в хлороводородной (соляной) кислоте. Какие продукты коррозии образуются в первом и во втором случаях?
Две железные пластинки, частично покрытые одна оловом, другая медью, находятся во влажном воздухе. На какой из этих пластинок быстрее образуется ржавчина? Почему? Составьте электронные уравнения анодного и катодного процессов коррозии этих пластинок. Каков состав продуктов коррозии железа?
Какой металл целесообразней выбрать для протекторной защиты от коррозии свинцовой оболочки кабеля: цинк, медь или висмут? Почему? Составьте электронные уравнения анодного и катодного процессов атмосферной коррозии. Каков состав продуктов коррозии?
Если опустить в разбавленную серную кислоту пластинку из чистого железа, то выделение на ней водорода идет медленно и со временем почти прекращается. Но если цинковой палочкой прикоснуться к железной пластинке, то на последней начинается бурное выделение водорода. Почему? Какой металл при этом растворяется? Составьте электронные уравнения анодного и катодного процессов.
Цинковую и железную пластинки опустили в раствор сульфата меди. Составьте электронные и ионно-молекулярные уравнения реакций, происходящих на каждой из этих пластинок. Какие процессы будут проходить на пластинках, если наружные концы их соединить проводником?
Олово опаяно серебром. Составьте электронные уравнения анодного и катодного процессов коррозии при попадании этой пары металлов в щелочную среду с рН = 9. Рассчитайте электродные потенциалы всех возможных катодных процессов при заданном значении рН и обоснуйте выбор деполяризатора.
В раствор электролита, содержащего растворенный кислород, опустили цинковую пластинку и цинковую пластинку, частично покрытую медью. В каком случае процесс коррозии цинка проходит интенсивнее? Составьте электронные уравнения анодного и катодного процессов.
Как происходит атмосферная коррозия луженого железа и луженой меди при нарушении покрытия? Составьте электронные уравнения анодного и катодного процессов с кислородной и водородной деполяризацией.
Как протекает атмосферная коррозия железа, покрытого слоем никеля, если покрытие нарушено? Составьте электронные уравнения анодного и катодного процессов. Каков состав продуктов коррозии?

16. ЖЕСТКОСТЬ ВОДЫ И МЕТОДЫ ЕЕ УСТРАНЕНИЯ

Жесткость воды (Ж) выражается суммой миллиэквивалентов ионов кальция и магния, содержащихся в одном литре воды (ммоль/л). Один миллимоль жесткости отвечает содержанию 20,04 мг/л Ca²⁺ или 12,16 мг/л Mg²⁺.

Ж =

, (1)

где m  масса вещества, обусловливающего жесткость воды или

применяемого для устранения жесткости, мг;

 молярная масса эквивалента этого вещества, г/моль;

V – объем воды, л.

Различают карбонатную (временную) и некарбонатную (постоянную) жесткость. Карбонатная жесткость (Ж_к) обусловлена содержанием в воде гидрокарбонатов кальция и магния. Постоянная жесткость (Ж_п) представляет собой разность между общей (Ж_о) и карбонатной жесткостью. Постоянная жесткость вызывается присутствием в воде хлоридов, сульфатов и других растворимых солей кальция и магния.

Соли жесткости образуют плотные осадки (накипь) на стенках котлов, трубопроводов и другого оборудования, существенно снижая эффективность его работы. Поэтому используемая в производстве вода предварительно умягчается. Умягчением называют процесс уменьшения жесткости, т.е. удаление из воды ионов кальция и магния.

Карбонатная жесткость уменьшается при простом кипячении воды (поэтому ее называют временной):

Ca(HCO₃)₂ _CaCO₃ + H₂O + CO₂;

Mg(HCO₃)₂  _Mg(OH)₂+ 2 CO₂.

На практике этот метод применяют редко. Обычно для осаждения ионов кальция и магния используют соответствующие химические реагенты: гашеную известь – Ca(OH)₂ и соду – Na₂CO₃.
Ca(HCO₃)₂ + Ca(OH)₂  2_CaCO₃ + 2 H₂O;

Mg(HCO₃)₂ + 2 Ca(OH)₂ _Mg(OH)₂ + 2 _CaCO₃ + 2 H₂O.

При введении гашеной извести устраняется только карбонатная жесткость. Количество извести должно точно соответствовать содержанию гидрокарбонатов, так как избыток Ca(OH)₂ приведет к увеличению содержания ионов кальция, т.е. к возрастанию жесткости.

Для уменьшения всех видов жесткости применяют смесь соды и извести:

CaCl₂ + Na₂CO₃  _CaCO₃ = 2 NaCl;

MgSO₄ + Ca(OH)₂  _Mg(OH)₂ + CaSO₄;

Ca(HCO₃)₂ + Ca(OH)₂  2_CaCO₃ + 2 H₂O.

Для устранения общей жесткости можно применять одну только соду. Но преимущественно используют смесь соды с известью, что является более экономичным, так как сода значительно дороже извести.

Наиболее эффективным способом устранения жесткости воды является метод ионного обмена. Воду пропускают через колонки, заполненные слоем ионита. Иониты представляют собой твердые синтетические высокомолекулярные соединения, у которых ионы одного знака закреплены на полимерной матрице, а ионы противоположного знака способны переходить в раствор и замещаться на другие ионы того же знака. В зависимости от заряда ионов, переходящих в раствор, различают катиониты и аниониты. Для устранения жесткости, т. е. для удаления из воды ионов Ca²⁺ и Mg²⁺, используют катиониты (Na⁺-kt или H⁺-kt). Ионы кальция и магния обмениваются на ионы натрия или водорода. При использовании Н⁺-катионита снижается не только жесткость, но и солесодержание. Однако может повыситься коррозионная агрессивность воды за счет понижения рН. Поэтому для обессоливания применяют метод последовательного пропускания воды через Н⁺-катионит и ОН^—-анионит.

Отработанный катионит легко подвергается регенерации растворами солей натрия (Na⁺-kt) или кислот(Н⁺-kt).

Пример 1. Вычислить жесткость воды, если известно, что в 500 л содержится 202,5 г Ca(HCO₃)₂.

Решение. Найдем молярную массу эквивалента соли Ca(HCO₃)₂

г/моль.

Вычисляем жесткость воды по формуле (1)

Ж = ммоль/л.

Пример 2. Сколько граммов CaSO₄ содержится в 1 м³ воды, если жесткость, обусловленная присутствием этой соли, равна 4 ммоль?

Решение. Молярная масса CaSO₄ равна 136,14 г/моль; молярная масса эквивалента составляет 136,14/2 = 68,07 г/моль. Применяем формулу (1)

мг = 272,280г.

В 1 м³воды жесткостью 4 ммоль содержится 272,280 г CaSO₄.

Пример 3. Какую массу соды надо добавить к 500 л воды, чтобы устранить ее жесткость, равную 5 ммоль?

Решение. В 500 л воды содержится 500  5 = 2500 моль солей, обусловливающих жесткость воды. Для устранения жесткости следует прибавить 2500 53 = 132500 мг = 132,5 г соды (53 г/моль – молярная масса эквивалента Na₂CO₃).

Или по формуле (1): мг = 132,5 г.

Пример 4. Вычислите карбонатную жесткость воды, зная, что на титрование 100см³ этой воды, содержащей гидрокарбонат кальция, потребовалось 6,25 см³ 0,08 н. Раствора HCl.

Решение. В соответствии с законом эквивалентов

V_HCl∙N_HCl = V_HO∙N_HO.

н.

Таким образом, в 1 л исследуемой воды содержится 0,005 моль эквивалентов гидрокарбоната кальция или 5 ммоль Ca²⁺-ионов. Карбонатная жесткость воды Ж_к = 5 ммоль/л.

<предыдущая страница | следующая страница>