[Росдистант] Высокоэнергетические методы обработки материалов (практические задания по вариантам)

Тольяттинский государственный университет (Росдистант), ТГУ. Высокоэнергетические методы обработки материалов (14684). Практические задания. Вариант 2. Решение.

Для Росдистант имеются и другие готовые работы. Пишем уникальные работы под заказ. Помогаем с прохождением онлайн-тестов. Пишите в ЛС (Ксения).

Проверяемое задание №1

Тема 2 Морфология растущей поверхности металла

Задание. Определите выход катодного тока и толщину электроосажденных металлических покрытий согласно вашему варианту и ответьте на все контрольные вопросы. 

Где J - плотность тока; t - время электроосаждения; mэ - масса металлического покрытия; S - площадь покрытия (электроосажденного металла)

Контрольные вопросы

1. Какие вещества называются электроактивными? 

2. Что такое равновесный электродный потенциал? 

3. От чего зависит величина равновесного электродного потенциала?

4. Какие факторы не оказывают влияния на величину равновесного электродного потенциала? 

5. Что такое стандартный электродный потенциал? 

6. Какой процесс определяет стандартный электродный потенциал? 

7. На практике величина стандартного электродного потенциала окислительно-восстановительной пары определяется (выберите правильный ответ) …

- по результатам измерения ЭДС гальванического элемента, состоящего из исследуемого электрода и стандартного водородного электрода, потенциал которого условно принят равным нулю. 

- по результатам измерения ЭДС гальванического элемента, состоящего из исследуемого электрода и электрода из платинированной платины

- по результатам измерения ЭДС гальванического элемента, состоящего из исследуемого электрода и индикаторного электрода. 

8. Устройство стандартного водородного электрода…

9. Выберите металлы, которые при погружении в раствор своей соли окисляются

- железо

- медь

- цинк

- серебро

- свинец

10. Выберите металлы, которые при погружении в раствор своей соли восстанавливаются

- железо

- медь

- цинк

- серебро

- свинец

11. Какой знак имеют заряды стандартных электродных потенциалов активных металлов при контакте с растворами собственных солей? 

12. Какой знак имеют заряды стандартных электродных потенциалов малоактивных металлов при контакте с растворами собственных солей? 

13. Что такое поляризация электрода? 

14. От чего зависит степень поляризации электрода? 

15. Основные виды поляризации электродов. 

Проверяемое задание №2

Тема 3. Электроосаждение сплавов

Задание. Решите задачи согласно вашему варианту. 

Задача № 1

При пропускании тока 2 А в течение 1 ч 14 мин 24 с через водный раствор хлорида металла (II) на одном из графитовых электродов выделился металл массой 2,94 г. Чему равна атомная масса металла, если выход по току 100 %, и что это за металл? Напишите уравнения реакций, протекающих на электродах.

Задача № 2

Через раствор сульфата кадмия пропущено 25 Ач электричества. При этом на катоде выделился кадмий массой 42,5 г. Напишите уравнения реакций, протекающих на электродах, рассчитайте выход по току кадмия.

Задача № 3

Через раствор сульфата металла (II) пропустили 40 Кл электричества. При этом на катоде выделился металл массой 0,196 г. Выход металла по току на катоде – 80 %. Определите металл и составьте уравнения реакций, протекающих на электродах: для графитовых электродов; для металлических электродов.

Задача № 4

Через раствор сульфата железа (II) пропускали ток 13,4 А в течение 1ч. Определите массу железа, которая выделилась на катоде, если выход по току был равен 70 %. Напишите уравнения реакций, протекающих на электродах.

Задача № 5

При электролизе сульфата натрия получили при н.у. водород объемом 448 л. Напишите уравнения реакций, протекающих на нерастворимых аноде и катоде, и рассчитайте, сколько времени протекал электролиз, если ток был 50 А.

Задача № 6

Электролиз раствора К2SО4 проводили с нерастворимыми электродами при токе 2,68 А в течение 1 ч. Составьте уравнения процессов, происходящих на электродах, вычислите объем выделяющихся при н.у. на электродах веществ.

Задача № 7

При электролизе раствора сульфата меди на аноде выделился кислород объемом 560 мл, измеренный при н.у. Сколько граммов меди выделилось на катоде?

Задача № 8

Электролиз раствора сульфата цинка проводили с нерастворимыми анодами в течение 6,7 ч, в результате чего выделился кислород объемом 5,6 л, измеренный при н.у. Вычислите ток и массу осажденного цинка при выходе его по току 70 %.

Задача № 9

Напишите уравнения реакций, протекающих на нерастворимых электродах при электролизе водного раствора КОН. Какие вещества и в каком объеме можно получить при н.у., если пропустить ток 13,4 А в течение 2 ч?

Задача № 10

Сколько граммов H2SO4 образуется около нерастворимого анода при электролизе раствора Na2SO4, если на аноде выделяется кислород объемом 1,12 л, измеренный при н.у.? Вычислите массу вещества, выделяющегося на катоде.

Задача № 11

Сколько граммов NaOH образовалось у катода при электролизе раствора сульфата натрия, если на катоде выделился водород объемом 5,6 л, измеренный при н.у.?

Задача № 12

Сколько граммов RbOH образовалось у катода при электролизе раствора сульфата рубидия, если на катоде выделился водород объемом 1,12 л, измеренный при н.у.

Задача № 13

Напишите уравнения реакций, протекающих на графитовом электроде при электролизе:

а) расплава хлорида кальция;

б) раствора хлорида кальция.

Сколько времени необходимо вести электролиз при токе 1А, чтобы на катоде выделилось вещество массой 4 г (для случаев а и б)?

Задача № 14

В двух электролизерах с графитовыми электродами происходит электролиз:

а) раствора КОН;

б) расплава КОН.

Напишите уравнения электродных реакций, рассчитайте массу веществ, выделившихся на катодах при прохождении 53,6 Ач электричества.

Задача № 15

Какие процессы идут на графитовых электродах при электролизе раствора КОН? Сколько граммов вещества выделится на электродах при про-хождении через раствор тока 6,7 А в течение 1 ч?

Задача № 16

Напишите уравнения реакций, протекающих на электродах при электролизе водного раствора сульфата никеля:

а) электроды никелевые;

б) электроды нерастворимые.

Каким должен быть ток, чтобы за 10 ч на катоде выделился никель массой 47 г при выходе его по току 80 %?

Задача № 17

При электролизе раствора бромида меди (II) (нерастворимые электроды) на одном из электродов выделилась медь массой 0,635 г. Сколько граммов брома выделилось на другом электроде, если выход по току брома 90 %? Составьте уравнения реакций, протекающих на электродах.

Проверяемое задание №3

Тема 1.Строение границы раздела металл-водный раствор электролита. Нуклеация и рост кристаллов

Задание. Решите задачи согласно вашему варианту и ответьте на все контрольные вопросы. 

Задача № 1

Деталь хромируется в водном растворе Сr2(SО4)3. Сила тока – 3 А. Определить продолжительность электролиза, если на поверхность детали необходимо нанести методом электроосаждения 1,3 г хрома. Выход по току принять равным 40%.

Задача № 2

Составьте электронные уравнения процессов, происходящих при коррозии сплава Sn – Zn в кислой среде и во влажном воздухе. Рассчитайте ЭДС для этого контакта. Какие продукты коррозии будут образовываться в каждой среде?

Задача № 3

В раствор серной кислоты поместили две железных пластинки, одна из которых частично покрыта свинцом, а другая титаном. В каком случае процесс коррозии железа протекает менее интенсивно? Ответ мотивируйте с помощью расчета ЭДС. Составьте электронные уравнения анодного и катодного процессов. О каком покрытии идет речь в каждом случае?

Задача № 4

Рассчитать рН раствора, полученного добавлением 0,1 моль раствора NaOH и 0,1 моль раствора H3PO4

Задача № 5

Найдите pH раствора полученного растворением 5 г хлорида аммония в 200 мл раствора содержащего 7 г гидроксида аммония. Изменением объема при растворении пренебречь. Ko = 1,76.10-5.

Задача № 6

Определить молярную концентрацию гидроксида аммония, если рН = 11, а Кд = 1,8•10-5.

Задача № 7

Рассчитайте ЭДС гальванического элемента Mg|Mg(NO3)2||Al(SO4)3|Al, если концентрация ионов магния и алюминия в растворах равны 0,01 моль/л и 0,001 моль/л соответственно.

Задача № 8

ЭДС гальванического элемента, составленного из водородного электрода, погружённого в исследуемый раствор, и электрода, имеющего потенциал Е = +0,337В, равна 0,54В. Определить pH исследуемого раствора. Ответы: 1) 3,5, 2) 7,00, 3) 3,44.

Задача № 9

Изделие из железа покрыто висмутом. Какой из металлов будет разрушаться при нарушении целостности покрытия? Напишите уравнения реакций происходящих процессов на катоде и аноде. Укажите продукты коррозии.

Контрольные вопросы

1. Какими способами можно ускорить процесс кристаллизации металлического слитка.

2. Какое влияние оказывает процесс модифицирования на строение металлического слитка?

3. Какие факторы влияют на размер, форму зерен, образующихся при кристаллизации металлического слитка? Ответ обоснуйте.

4. Что предоставляют собой теоретическая и фактическая температура кристаллизации? Почему эти температуры не совпадают.

5. Какая зона металлического слитка имеет наиболее плотное строение? Ответ обоснуйте.

6. Образующаяся при кристаллизации структура металлического слитка влияет на качество изделий из него. Каким образом можно регулировать процесс образования кристаллов (зерен) при кристаллизации? Как влияет строение слитка на качество металла?

7. Что может быть зародышами при кристаллизации металлического слитка?

8. Зарисуйте зоны металлического слитка при переохлаждении в результате кристаллизации. Как зависят свойства металла от степени переохлаждения при кристаллизации?

9. Какими особенностями обладает зона столбчатых кристаллов, образующаяся при кристаллизации металлического слитка?

10. Какими особенностями обладает зона дендритных кристаллов, образующаяся при кристаллизации металлического слитка? Почему эта зона имеет место в сердцевине слитка.

11. Как влияет процесс модифицирования на качество металлического слитка?

12. Какими свойствами будет обладать зона дендритных кристаллов металлического слитка? Можно ли получить структуру слитка без этой зоны?

13. Почему при изготовлении деталей ответственного назначения (например, жаропрочных труб) методом литья, стараются получить структуру из столбчатых кристаллов. Ответ обоснуйте.

14. Как отличаются строение и свойства второй и третьей зоны металлического слитка после кристаллизации?

15. Почему на кривой кристаллизации температура - время чистого металла наблюдается изотермическая площадка?

16. Объясните, можно ли отличить по микроструктуре металлический слиток, полученный при кристаллизации быстрым охлаждением, от слитка, полученного кристаллизацией медленным охлаждением?

17. Влияет ли размер зерен, образующихся при кристаллизации металлического слитка, на качество (свойства) этого металла? Ответ обоснуйте.

18. Опишите какие дефекты могут образоваться при кристаллизации металлического слитка.

19. Какое влияние оказывает направление отвода тепла при кристаллизации на строение металлического слитка?

20. Объясните влияние модифицирования на процесс кристаллизации металлического слитка.