Лабораторная работа № 2 Гальванические элементы.

Цель работы:

1. Уяснить принцип работы гальванического элемента.

2. Измерить Э.Д.С. элемента Якоби-Даниэля.

3. Выявить влияние концентрации электролита на значение Э.Д.С. элемента.

Экспериментальная часть.

Опыт 1. В пробирку с 1М раствором CuSO₄ опустите медный электрод, в другую с 1М раствором ZnSO₄ - цинковый. Оба раствора соедините трубкой, заполненной раствором хлористого калия и примесью агар-агар или желатины, чтобы раствор не выливался, а медный и цинковый электроды при помощи проводников присоедините к чувствительному вольтметру. Что наблюдается? Какие окислительно-восстановительные процессы происходят на катоде и аноде? Напишите молекулярные и ионные уравнения реакций, протекающих при работе гальванического элемента, и составьте его схему.

Опыт 2. В пробирку с 0,1М раствором CuSO₄ опустите медный электрод, в другую с 1М раствором ZnSO₄ - цинковый. Измерьте значение ЭДС полученного элемента. Как изменится значение измеренной ЭДС по отношению к значению ЭДС в опыте 1 и почему?

Опыт 3. В стаканчик с раствором CuSO₄ опустите медный электрод: 1). С_ZnSO4 = 1М; 0,1М; 0,5М; 0,5М; 0,01М; в другой стаканчик с раствором ZnSO₄ - цинковый электрод 2). С_ZnSO4= 1М; 0,1М; 0,5М;0,05М; 0,01М. Измерьте значение ЭДС полученного элемента. Как изменится значение измеренной ЭДС по отношению к значениям ЭДС в опытах 1 и 2 и почему?

Результаты лабораторной работы представьте в таблице:

№	Концентрация CuSO4	Концентрация ZnSO4	φ0Cu	φCu расчетн.	φ0Zn	φZn расчетн.	ЕТЕОР, в	ЕПР, в	δ, %
1
2
3

δ – относительная ошибка, %, и рассчитывается по формуле:

Коррозия металлов

это разрушение (окисление) металлов под действием окружающей среды.

Поляризация – замедление коррозии за счет образования на поверхности металла: 1) тонкой, невидимой глазом, пленки, которая препятствует дальнейшему проникновению окислителя; такая пленка есть у Al, Ti, Zn, Sn, Pb, Mn, Cd, Tl .

2) толстого слоя продуктов коррозии (видим), который затрудняет подход к самому металлу. В этом случае степень поляризации зависит от пористости этого слоя. Например, зеленая патина на меди имеет состав (CuOH)₂CO₃ и пористость ее меньше, чем у железа (продукт ржавчина Fe₂O₃·nH₂O), следовательно патина лучше защищает медь, чем ржавчина железо.

Деполяризация – ускорение коррозии. Различают водородную и кислородную.

1) Водородная деполяризация происходит в кислых средах (разбавленные кислоты HCl, H₂SO₄, HNO₃ и т.д.). При электрохимической коррозии, так как во многие металлы вводят лигирующие металлические добавки и за счет разности потенциалов образуются микрогальванические элементы, на катоде происходит восстановление среды, то есть восстановление водорода из кислоты:

К 2Н⁺ + 2ē  Н⁰₂ ,

а на аноде А окисление металла.

2) Кислородная деполяризация происходит в нейтральных и слабощелочных средах (рассматриваем атмосферную коррозию)

К 2Н₂О + + O₂ + 4ē  4ОН⁻ ,

А Fe⁰ - 2ē  Fe²⁺ окисление железа до Fe²⁺ в начале коррозии, только потом, со временем, происходит доокисление до Fe³⁺.

Продукт коррозии Fe(OH)₂ + O₂→ Fe(OH)₃ или Fe₂O₃·nH₂O бурая ржа.

ВЫВОД: коррозия (окисление) металла всегда анодный процесс, а на катоде происходит восстановление среды.

Многие концентрированные кислоты пассивируют (блокируют, резко уменьшают скорость коррозии) многие металлы. Так концентрированная серная кислота пассивирует железо: на поверхности образуется плотная тонкая пленка FeSO₄, которая препятствует проникновению серной кислоты.