Экспериментальная часть

Общие требования. В опытах № 1- 4 написать уравнения анодного и катодного процессов, протекающих на электродах. Отметить изменения окраски растворов. В опытах № 3 и 4 наблюдать выделение меди на катоде и окисление – на аноде (в опыте № 4).

Опыт № 1. Электролиз раствора хлорида натрия.

В электролизер налить раствор хлорида натрия, добавить фенолфталеин в оба колена, опустить графитовые электроды и подключить прибор к источнику тока. Отметить изменения цвета у катода и анода, наблюдать выделение хлора в анодном пространстве и водорода и щелочи – в катодном.

Опыт № 2. Электролиз раствора сульфата натрия.

В электролизер налить раствор сульфата натрия, добавить 3-4 капли лакмуса, опустить графитовые электроды и подключить прибор к источнику тока. Отметить изменения цвета у катода и анода. Иметь в виду, что в кислой среде лакмус окрашивает раствор в розовый цвет, а в щелочной – в синий.

Опыт № 3. Электролиз раствора сульфата меди (с нерастворимым анодом).

В электролизер налить раствор сульфата меди, опустить графитовые электроды и подключить прибор к источнику тока. Наблюдать процессы, происходящие на катоде и аноде.

Опыт № 4. Электролиз раствора сульфата меди (с растворимым анодом).

Не отключая электролизер от источника тока (опыт № 3), поменять местами электроды в коленях электролизера, вследствие чего электрод, покрывшийся вначале медью, окажется анодом. Какое вещество выделяется на катоде? Написать уравнения катодного и анодного процессов, протекающих при электролизе сульфата меди с медным анодом.

Вопросы к защите лабораторной работы

Чем отличается электролиз с нерастворимым анодом от электролиза с растворимым анодом?

Есть ли отличия при проведении электролиза раствора и расплава?

Лабораторная работа №11 Коррозия металлов

Коррозия как самостоятельное разрушение металлов под действием факторов окружающей среды – следствие термодинамической неустойчивости металлов в окислительной атмосфере Земли. Переход металлов в более устойчивое окислительное состояние сопровождается выигрышем в энергии, уменьшением изобарно-изотермического потенциала (G) системы.

Химическая энергия реакции коррозионного разрушения металлов выделяется в виде теплоты и рассеивается в окружающем пространстве. По механизму протекания коррозионного процесса, зависящего от характера внешней среды, с которой взаимодействует металл, различают химическую и электрохимическую коррозию.

Химическая коррозия характерна для сред, не проводящих электрический ток. При химической коррозии происходит прямое гетерогенное взаимодействие металла с окислителем окружающей среды.

Электрохимическая коррозия характерна для сред, имеющих ионную проводимость. При электрохимической коррозии процесс взаимодействия металла с окислителем включает анодное и катодное восстановление окислителя. Электрохимическая коррозия может протекать: а) в электролитах – в водных растворах солей, кислот, щелочей, в морской воде; б) в атмосфере любого влажного газа; в) в почве.

Электрохимическая коррозия протекает в растворах электролитов и сопровождается переносом электронов от одних участков металла к другим. Последнее – следствие электрохимической неоднородности поверхности металла на границе с окружающей средой, которая образуется не только из-за включений в основной металл других металлов, что актуально для технических металлов и сплавов, но и из-за наличия дефектов кристаллической решетки металлической поверхности, различных деформаций, участков с разной степенью аэрации поверхности (в этом случае возникают гальванические пары дифференциальной аэрации).

Процесс электрохимической коррозии – совокупность анодных и катодных реакций (коррозия металла в средах, имеющих ионную проводимость, протекает через анодное окисление металла:

M-ne=Mnⁿ⁺

и катодного восстановления окислителя (Ох):

Oх+ne=Red.

Окислителями при коррозии служит молекулы кислорода, хлора, ионы H+, Fe3+. Наиболее часто при коррозии наблюдается ионизация (восстановление) кислорода:

в нейтральной или щелочной среде

O₂+2H₂O+4e=4OH^-;

в кислой среде

O₂+4H⁺ +4e=2H₂O,

а также выделение водорода

2H⁺ +2e=H₂.

Коррозия с участием кислорода называется коррозией с поглощением кислорода (коррозия с кислородной деполяризацией). Коррозия с участием ионов водорода называется коррозией с выделением водорода (коррозией с водородной деполяризацией).