Коррозия металлов. Методы защиты

1. Составьте уравнение любой окислительно-восстановительной реакции. Выде­лите в ней окислитель и восстановитель. Составьте уравнения полуреакций для процессов окисления и восстановления. Предложите обобщенные определения окислителя и восстановителя.

2. Как проводят составление сбалансированных уравнений окислительно-восста­новительных реакций с помощью метода электронного баланса? Примените этот метод для составления сбалансированного уравнения какой-либо окисли­тельно-восстановительной реакции.

3. Сформулируйте основные правила составления уравнений окислительно-восстановительных реакций в водных растворах с помощью метода ионно-электронного баланса. Покажите особенности составления сбалансированных уравнений окислительно-восстановительных реакций, протекающих в кислом, щелочном и нейтральном водных растворах. Примените эти правила для со­ставления сбалансированных уравнений конкретных окислительно-восстано­вительных реакций.

4. Возможны ли окислительно-восстановительные реакции, в которых в качестве окислителя восстановителя выступает одно и то же соединение? Какие окис­лительно-восстановительные реакции называются реакциями диспропорционирования?

6. Что представляет собой потенциалопределяющая реакция? Существует ли различие между потенциалопределяющими реакциями, протекающими на металлических (обратимых) и окислительно-восстановительных (инертных) электродах?

7. Стандартные электродные потенциалы различных материалов измеряют отно­сительно стандартного водородного электрода. Почему значение φ° для одного и того же металла не изменяется, если для его измерения используют другой электрод сравнения, например каломельный электрод?

8. Одна и та же полуреакция может быть охарактеризована восстановительным и окислительным потенциалами. Каково соотношение между ними? Какой из этих потенциалов принят в качестве электродного потенциала? Что означает
положительный или отрицательный знак электродного потенциала?

9. Если гальванический элемент включает в себя пару электродов, изготовленных из разных металлов, то как определить среди них анод и катод, если известны соответствующие им значения φ °?

10. Как вычисляют ЭДС гальванического элемента, используя стандартные восста­новительные потенциалы электродов?

11. Какая взаимосвязь существует между величинами Е°, w _макс, Δ G и К как характеристиками гальванического элемента? В каких единицах СИ измеряет­ся каждая из этих величин и какие соотношения между единицами СИ ис­пользуются при проведении расчетов, если от одной из этих величин, на­пример Е °, переходят к другим?

12. Как вычисляют величину ЭДС гальванического элемента, если условия (кон­центрации растворенных веществ, парциальные давления газов, температура) не являются стандартными?

13. Стандартный электродный потенциал лития имеет более отрицательное зна­чение, чем электродные потенциалы других щелочных металлов. Однако, судя по величине потенциала ионизации, литий обладает меньшей восстано­вительной способностью по сравнению с другими щелочными металлами.
Как можно объяснить это кажущееся противоречие? Каким образом на вели­чину электродного потенциала металла влияет растворитель, в который пе­реходят ионы металла?

14. Почему получаются разные продукты при электролизе расплава NaCl и разбав­ленного водного раствора NaCl?

16. В определении коррозии утверждается, что это самопроизвольно протекающий процесс. Рассмотрите данное утверждение с позиций химической термодина­мики. Какие свойства металла определяют его склонность к коррозии? Какова роль при коррозии окружающей (коррозионной) среды? По каким признакам коррозию подразделяют на химическую и электрохимическую?

17. Основу химической и электрохимической коррозии металлов составляют окис­лительно-восстановительные реакции. Рассмотрите сходство и различие усло­вий протекания окислительно-восстановительных реакций, свойственных каж­дому из этих двух видов коррозии.

18. Каков механизм химической коррозии? Какие химические реакции могут про­текать при газовой коррозии? Какие металлы склонны к пассивации и в чем за­ключается этот процесс? Почему происходит коррозия металлов в неэлектро­литах, например в углеводородном топливе?

19. Какие виды коррозии относят к локальным? Охарактеризуйте условия, при ко­торых протекает каждый вид локальной коррозии. В чем заключается особая
опасность локальных видов коррозии? Какие факторы играют роль при поч­венной коррозии? Что представляет собой электрокоррозия? Как механические нагрузки на металлы могут влиять на коррозию?

20. Каковы основные идеи, на основе которых строится защита металлов от корро­зии?

21. Как можно достигнуть защиты металлов от коррозии при обработке коррози­онной среды? Что представляют собой ингибиторы коррозии и как они ослаб­ляют действие коррозионной среды на металлы?

22. В чем заключаются электрохимические методы защиты металлов от коррозии?
Как достигается ослабление коррозии при катодной защите? Что используют в качестве анода при катодной защите? Как действует протекторная защита? Ка­кие металлы выбирают в качестве протектора?

8. Химия комплексных соединений. Комплексообразование в растворах

1. Дайте определение комплексному соединению. Являются ли идентичными термины «комплексное соединение» и «координационное соединение»? В чем заключается главное различие между комплексными соединениями и двойными солями? Можно ли ожидать, что ионы, на которые распадается в растворе двойная соль, будут участвовать в комплексообразовании, например, переходя в аква-комплексы?

2. Дайте краткую характеристику основных составных частей комплексного соединения, таких как внешняя сфера и внутренняя (координационная) сфера, комплексный ион и ионы внешней сферы, центральный атом (комплексообразова-тель) и лиганды. Как можно объяснить образование связей между комплексообразователем и лигандами с позиций взаимодействия кислоты и основания Льюиса? Могут ли в координационную сферу одного и того же атома комплексообразователя входить в качестве лигандов нейтральные молекулы и анионы одновременно? Что выражает координационное число?

3. Какая существует взаимосвязь между величиной координационного числа и геометрической формой комплексов? Проявляется ли какая-либо роль электронной конфигурации ионов комплексообразователей в отношении предпочтения ими лигандов определенных видов? В чем заключается различие между мо-нодентатными и полидентатными лигандами? Какие лиганды называются хелатными? Приведите примеры полидентатных и хелатных лигандов. Какие особенности проявляются у амбидентатных лигандов при их координировании ионами (атомами) комплексообразователей?

4. Какие константы равновесия используются в качестве количественных характе­ристик устойчивости комплексных соединений? Какое соотношение выполняется между ступенчатыми константами образования комплекса и его общей константой образования? Что характеризует константа нестойкости комплексного соединения и как от ее величины перейти к константе образования комплексного соединения или обратно? Как природа комплексообразователя и лигандов влияет на величину константы образования комплексного соединения?

5. Как можно представить образование координационных связей с позиций метода
валентных связей? Какая взаимосвязь существует между геометрическими формами комплексных ионов и типами гибридизации орбиталей? Какие комплексы относят к высокоспиновым, а какие - к низкоспиновым? На чем основана методика прогноза парамагнитных и диамагнитных свойств комплексов?

6. Проанализируйте изомерию комплексных соединений. Чем различаются между собой структурная изомерия и стереоизомерия? Дайте определение и приведите примеры для следующих видов структурной изомерии: ионизационной, гидратной, связевой, полимеризационной и координационной, а также стереоизомерии геометрической и оптической. Какие изомеры называются энантиомерами? Что представляет собой рацематная смесь энантиомеров?