Молибден (стр. 4 из 6)

Для подавления гидролиза указанных солей к раствору добавляют кислоты, тогда:

В такой ситуации увеличивается количество ионов H⁺ и реакция смещается в обратную сторону, т.е. уменьшается гидролиз соли.

Для изменения гидролиза можно прибавлять и другие ионы электролитов: HCO₃^-, HPO₄^2-, HSO₄^-. Для связывания OH^- ионов используют их способность образовывать комплексные ионы: [Co(OH)]⁺, [Al(OH)]²⁺, [Al(OH)₂]⁺ и др.

9. Окислительно-восстановительные реакции.

9.1. Дайте оценку восстановительных свойств Мо и окислительно-восстановительных свойств его ионов в зависимости от его рН среды (используйте справочные характеристики).

Мерой окислительно-восстановительной способности веществ служат их окислительно-восстановительные (электродные) потенциалы (φ⁰). Чем больше алгебраическая величина стандартного окислительно-восстановительного потенциала данного атома или иона, тем больше его окислительные свойства, а чем меньше алгебраическое значение окислительно-восстановительного потенциала атома или иона, тем больше его восстановительные свойства.

9.2. Составьте уравнения 3-х окислительно-восстановительных реакций ( с использованием вещества содержащего ионы данного металла) при рН>7, рН=7, рН<7.

Предварительно рассчитайте Е⁰ химической реакции, используя метод электронно-ионного баланса.

10. Электрохимические свойства металла.

10.1. Прогнозируйте отношение данного металла в компактном виде к атмосфере сухого воздуха (при комнатной температуре и нагревании), к влаге (без аэрации и при аэрации), к неокислительным и окислительным кислотам (на холоду и при нагревании), к растворам и расплавам щелочей.

Литой и плотно спеченный молибден при комнатной и слегка повышенной температуре стоек против действия воздуха и кислорода. При нагревании до темно-красного каления поверхность металла быстро тускнеет и около 600°С молибден загорается, выделяя белый дым – возгон МоО₃. Налет окисла легко разрушается и при длительном нагревании происходит полное сгорание металла до МоО₃. Молибденовый порошок окисляется при еще более низкой температуре, а наиболее мелкий порошок способен самовозгораться на воздухе. При нагревании во влажной атмосфере, в среде восстановительного или инертного газа, не очищенных тщательно от кислорода и паров воды, наблюдается постепенное более или менее полное окисление металла по реакции:

При нагревании молибдена в токе SO₂ образуется смесь окислов и дисульфида молибдена, в токе НС1 – летучие хлориды (МоСІ₃) и оксихлориды молибдена.

В растворах, содержащих окислитель (кислород, HNO₃, НС1О₃ и др.), молибден окисляется. Растворы при недостатке окислителя окрашиваются в синий цвет. Азотная кислота,одна и в смеси с соляной и серной – окисляети растворяет металл:

При избытке кислоты из бесцветного раствора выпадает белый или слегка желтоватый осадок молибденовой кислоты Н₂МоО₄. Концентрированная HNO₃ задерживает растворение, создавая пассивирующую пленку окислов. Разбавленная НС1 довольно хорошо растворяет компактный металл: за 18 ч потеря массы 20-30%. В концентрированной НС1 растворение более медленное: за 18 ч при 110°С потеря массы 0,34%:

Фтористый водород и плавиковая кислота быстро действуют на молибден, переводя его во фториды. Разбавленная H₂SO₄ (d=l,3 г/мл) слабо действует на молибден даже при 110°. Концентрированная H₂SO₄(d= 1,82 г/мл) на холоду действует слабо: за 18 ч потеря массы 0,24%. При 200 – 250°С растворение идет быстрее. Фосфорная и органические кислоты воздействуют на металл слабо, но в присутствии окислителей (в том числе воздуха) растворимость заметно увеличивается.

Растворы щелочей и аммиака действуют на молибден медленно, но их действие усиливается окислителями с повышением температуры. При растворении молибдена в щелочах получаем молибдаты щелочных метал лов, реакция будет ускоряться при использовании расплавов щелочей:

Молибден стоек к действию влаги без аэрации, при аэрации молибден будет окисляться при условии, что он находится в контакте с другим менее активным металлом и есть гальванический элемент. В таком гальваническом элементе будет окисляться более активный металл.

10.2. Опишите процесс измерения стандартного электродного потенциала данного металла Мо и дайте термодинамический расчет этой величины.

Для измерения величины стандартного электродного потенциала металлического электрода, данный электрод соединяют с водородным электродом проводником первого рода. При замыкании электрической цепи вследствие разности электродных потенциалов начнется движение электронов от электрода с меньшим потенциалом (обладающие избытком электронов) к электроду с большим потенциалом (обладающим меньшим количеством электронов). Так, если в качестве измеряемого электрода выступает молибден, то движение электронов будет направлено от платины к молибдену. Увеличение количества электронов на молибденовой пластине будет смещать равновесие в сторону выхода катионов молибдена из раствора, а следовательно на молибденовом электроде будет протекать процесс восстановления.

Мо³⁺ + 3e → Мо⁰

На водородном электроде молекулы Н₂ отдают электроны и окисляются.

Н₂ - 2е → 2Н⁺

Суммарную реакцию можно записать в виде:

2Мо³⁺ +3Н₂ → 2Мо⁰+ 2Н⁺

Принято считать электрод, на котором протекает процесс окисления – анодом, а на котором процесс восстановления – катодом. Зная величину ЭДС, измеренную в такой системе, можно легко вычислить потенциал электрода. Так как в рассматриваемом процессе анодом является водородный электрод, а φ⁰ (2H⁺/H₂) = 0

- φА = ЭДС

Если потенциал измеряемого электрода больше водородного, то движение электронов направлено от платины к металлу и величина потенциала электрода будет положительной.

φ⁰ (Мо³⁺/Мо⁰) = -0,2 В

Мо³⁺ + 3e → Мо⁰

G^o = nFE^o

Тогда мы получим:

, поскольку для молибдена, как для простого вещества:

Для водорода:

То тогда:

Мы рассчитали стандартный электродный потенциал для молибдена.

10.3. Составьте и опишите схему гальванического элемента из металлического электрода данного металла и электродной системы С,

Гальванический элемент состоит из катода и анода. Одним из электродов в нашем случае будет молибденовый электрод, другим электродом будет инертный угольный электрод.

Запишем схему гальванического элемента.

Гальванический элемент состоит из молибденовой пластины опущенной в раствор соли, что содержит ионы V³⁺ и H⁺ . поскольку РН <7. Угольный электрод опущен в раствор, что содержит ионы

. Между электродами расположена диафрагма, которая пропускает ионы, но не дает смешиваться электродным растворам. Если электрическая цепь разделена, то в приэлектродных пространствах быстро наступает равновесие.

Молибденовая пластинка в гальваническом элементе легко отдает свои катионы в раствор, тогда она будет окислятся.

Каждый ион молибдена, переходя в раствор, оставляет на пластинке три электрона. Из-за этого пластинка получит отрицательный заряд. На угольном электроде будут проходить процессы восстановления:

Если цепь замкнуть, то в гальваническом элементе возникнет электрический ток. Электроны из места, где плотность отрицательного заряда высока, будут переходить в место с меньшей плотностью отрицательного заряда.

В целом химическую реакцию, которая происходит в гальваническом элементе можно записать так:

. В молекулярном виде уравнение будет иметь такой вид: .

Важной характеристикой любого гальванического элемента будет его ЭРС. Она равна:

, если округлить полученное значение ЭРС, то мы получим: . При вычислении ЭРС мы не учитывали влияния концентрации ионов на величину потенциала, а приведенные значения точны только для ситуации, когда концентрации веществ равны нулю. Поэтому значение ЭРС в реальных гальванических элементах будет несколько другим. Также надо отметить, что чаще используется медно-цинковые гальванические элементы, которые более дешевы чем элементы с использованием молибдена