2. Экспериментальная часть Работа 1. Перенапряжение выделения водорода
Цель работы: исследование зависимости перенапряжения водорода от плотности тока и материала катода в растворах с различным pH (кислотностью).
Аппаратура и методика работы
Работа выполняется на установке, схема которой представлена на рис. 9.
Рис. 9. Схема установки:
1 – источник тока; 2 – магазин сопротивления; 3 – миллиамперметр; 4 – электрическая ячейка; 5 – анод (Pt); 6 – катод (исследуемый электрод); 7 – хлорсеребряный электрод
(электрод сравнения); 8 – высокоомный вольтметр
Исследуемые электроды зачистить наждачной бумагой, замерить площадь поверхности, обезжирить окисью магния, тщательно промыть водой и просушить фильтрованной бумагой. В электрическую ячейку налить исследуемый раствор до уровня, показанного на рисунке, и собрать схему. Перед началом измерений необходимо включить вольтметр, прогреть его в течение 5 минут и настроить. Для этого замкнуть между собой измерительные провода, ручкой «установка нуля» поставить стрелку измерительной головки в нулевое положение.
Затем измерить стационарный потенциал, то есть снять показания высокоомного вольтметра в отсутствие тока (при выключенном источнике питания 1).
После измерения стационарного потенциала исследуемого электрода включить тумблер источника питания. Регулятором напряжения источника питания и с помощью магазина сопротивлений выставить на миллиамперметре последовательно следующие значения тока: 1; 2; 4; 6; 8; 10; 15; 20; 30; 40; 50 мА. Каждое значение выдержать в течение минуты и снять показания с высокоомного вольтметра. Полученные данные занести в таблицу.
По окончании опыта с одним электродом отключить источник, поставить ручки магазина сопротивления и регулятора напряжения в первоначальное положение. Вынуть из электролизера металлический и хлорсеребрянный электроды, промыть исследуемый электрод водой и высушить фильтрованной бумагой. В электролизер налить свежий раствор и повторить опыт с другим электродом. Затем по окончании второго опыта в электролизер залить новый раствор с другим pH и вновь произвести исследования с первым и вторым электродами.
Обработка опытных данных
Материал катода 1 – 2 – _________________
Площадь катода 1 – 2 – _________________
Раствор и pH ___________________
Потенциал катода по отношению к хлорсеребряному электроду Екхс, В |
Показания миллиамперметра J, мА |
Катодная плотность тока ik, мА/см2 |
Потенциал катода по водородной шкале Ек ,
|
Перенапряжение водорода
|
Равновесный
потенциал водородного электрода
рассчитывается
по уравнению (15). Потенциал хлорсеребряного
электрода Ехс
равен 0,2 В.
На
основании полученных данных для обоих
металлов построить графики
и определить значения а и b,
уравнения (18), а также влияние pH на
величину а.
при ik
= 1 (или lg
ik
= 0),
.
В выводах привести данные а и b для обоих металлов и их зависимости от pH раствора.
Контрольные вопросы
1. Коррозионный гальванический элемент.
2. Коррозионные процессы с водородной деполяризацией.
3. Перенапряжение водорода. Какие факторы влияют на перенапряжение водорода?
4. Механизм катодного выделения водорода.