Два металла, Zn и Pb , соединённые между собой, находятся в разных средах: а) в кислой (рН 7). Составьте химические уравнения, характеризующие электрохимическую коррозию предложенной пары металлов в этих средах. Рассчитайте ЭДС и ∆G°298 реакции для стандартных условий.

Предыдущий
вопрос Следующий
вопрос

При контакте металлов Zn и Pb в кислой среде происходит электрохимическая коррозия, которая можно описать следующими уравнениями:

Zn(s) + 2H+(aq) -> Zn2+(aq) + H2(g)
Pb(s) + 2H+(aq) -> Pb2+(aq) + H2(g)

Для рассчета ЭДС реакции используем уравнение Нернста:

E = E° - (RT/nF) ln(Q)

где E - искомая ЭДС реакции, E° - стандартный потенциал реакции, R - газовая постоянная, T - температура, n - количество электронов, F - постоянная Фарадея, Q - отношение активностей продуктов и реагентов.

Для реакции Zn(s) + 2H+(aq) -> Zn2+(aq) + H2(g) стандартный потенциал E° = -0.76 В, а для реакции Pb(s) + 2H+(aq) -> Pb2+(aq) + H2(g) E° = -0.13 В.

Рассчитаем ЭДС реакции для обоих пар металлов при pH 7:

E(Zn) = -0.76 - (0.0257/2) ln([Zn2+]) / ([H+])^2)
E(Pb) = -0.13 - (0.0257/2) ln([Pb2+]) / ([H+])^2)

Для реакции Zn(s) -> Zn2+ + 2e- ЭДС будет равняться 0.76 В, для реакции Pb(s) -> Pb2+ + 2e- - 0.13 В.

Для расчета стандартной энергии свободной реакции используем уравнение Гиббса:

ΔG° = -nFE°

где ΔG° - изменение свободной энергии, n - количество передаваемых электронов, F - постоянная Фарадея.

ΔG°(Zn) = -2 96485 0.76 = -146.14 кДж/моль
ΔG°(Pb) = -2 96485 0.13 = -25 кДж/моль

Таким образом, металл Zn будет быстрее корродироваться, чем Pb, в кислой среде при рН 7.