Ответьте на вопросы, страница 190 - гдз по физике 8 класс учебник Закирова, Аширов

Ответьте на вопросы

1. Почему электролиз с активным анодом не требует обновления раствора электролита длительное время?

2. Почему электрический ток в электролите не может существовать бесконечно долго?

3. Почему гальванический «сухой» элемент имеет малый срок годности? Как по внешнему виду определить, что он пришел в негодность? С какого момента он начинает разрушаться: с момента изготовления или с момента эксплуатации?

1. Почему электролиз с активным анодом не требует обновления раствора электролита длительное время?

Электролиз с активным анодом (например, рафинирование меди или нанесение металлических покрытий) характеризуется тем, что анод изготовлен из того же металла, ионы которого содержатся в растворе электролита. Во время этого процесса происходят два одновременных и противоположно направленных процесса. На катоде (отрицательном электроде) ионы металла из раствора восстанавливаются и осаждаются на его поверхности в виде чистого металла. Например, для меднения: $Cu^{2+} + 2e^- \rightarrow Cu$. Это приводит к уменьшению концентрации ионов металла в электролите. В то же время на аноде (положительном электроде) происходит окисление (растворение) материала самого анода, и его атомы переходят в раствор в виде ионов: $Cu \rightarrow Cu^{2+} + 2e^-$. Скорость растворения анода равна скорости осаждения металла на катоде. Таким образом, убыль ионов в электролите немедленно компенсируется их поступлением с анода, и концентрация раствора остается практически постоянной. Процесс может продолжаться до тех пор, пока анод полностью не растворится, поэтому раствор электролита не требует частого обновления.

Ответ: Концентрация ионов металла в растворе электролита остается постоянной, так как убыль ионов у катода компенсируется их притоком в раствор за счет растворения активного анода.

2. Почему электрический ток в электролите не может существовать бесконечно долго?

Электрический ток в электролите — это направленное движение ионов (катионов к катоду, анионов к аноду). Это движение возможно только при условии, что на электродах происходят непрерывные химические реакции: на катоде ионы принимают электроны (восстанавливаются), а на аноде — отдают (окисляются). Эти химические реакции приводят к необратимому расходованию вещества: либо ионов, составляющих электролит, либо материала самих электродов, либо молекул растворителя (например, при электролизе воды). Поскольку количество любого вещества (реагентов) в замкнутой системе конечно, то и химические реакции, обеспечивающие протекание тока, не могут длиться вечно. Когда реагенты будут исчерпаны, электродные процессы прекратятся, что приведет к остановке упорядоченного движения ионов, то есть к прекращению электрического тока.

Ответ: Протекание тока в электролите связано с химическими реакциями, которые расходуют конечное количество вещества (электролита и/или электродов). Когда это вещество заканчивается, ток прекращается.

3. Почему гальванический «сухой» элемент имеет малый срок годности? Как по внешнему виду определить, что он пришел в негодность? С какого момента он начинает разрушаться: с момента изготовления или с момента эксплуатации?

Гальванический «сухой» элемент (обычная батарейка) имеет ограниченный срок годности из-за неизбежных процессов саморазряда. Даже когда элемент не используется, внутри него медленно протекают побочные химические реакции между материалом электродов и электролитом. Эти реакции постепенно расходуют активные вещества, уменьшая запасенную в элементе энергию. Кроме того, со временем паста-электролит может высыхать, что увеличивает внутреннее сопротивление, а корпус может подвергаться коррозии.

По внешнему виду определить негодность элемента можно по следующим признакам:

• Вздутие или деформация корпуса, вызванная скоплением газов, выделяющихся в ходе реакций.
• Появление белого, желтоватого или коричневого налета на контактах или корпусе — это вытекший и кристаллизовавшийся электролит.
• Явные следы коррозии, ржавчины или протечки жидкости.

Ответ: Малый срок годности обусловлен постоянным саморазрядом из-за побочных химических реакций. Признаки негодности — вздутие, протечка, коррозия. Разрушение начинается с момента изготовления.