3. Гальванические элементы

Опыт 1. Качественное определение различной электрохимической активности металлов.

Установите опытным путём относительную активность четырёх металлов: цинка, железа, свинца, меди.

Для этого налейте в три пробирки по 1-2 мл растворов солей: двухвалентного железа, свинца и меди. Опустите во все пробирки одинаковые пластинки цинка. Что наблюдается? Какие металлы вытесняются из растворов солей цинком? Напишите уравнения реакций взаимодействия цинка с ионами этих металлов.

Проведите аналогичные опыты с полосками железа, свинца, меди. Наблюдайте, в каких пробирках происходит вытеснение металла из его соли. Напишите уравнения происходящих реакций и укажите направление перехода электронов. Заполните таблицу, подставив знак «+» под ионами металлов в тех случаях, когда эти металлы вытеснялись из солей и знак «-», когда вытеснение не происходило.

Опускаемый металл	Ионы металлов в растворе
	Zn+2	Fe+2	Pb+2	Cu+2
Zn
Fe
Pb
Cu

Расположите исследованные металлы в ряд по убыванию их восстановительной способности, выпишите их нормальные электродные потенциалы. Соответствует ли экспериментальный ряд металлов их положению в ряду напряжений?

Опыт 2. Изготовление гальванического элемента.

Используя учебную установку соберите по указанию преподавателя, один из следующих гальванических элементов:

а) Zn / ZnSO₄ // CuSO₄ / Cu,

б) Fe / FeSO₄ // Cu SO₄ / Cu,

в) Zn / ZnSO₄ // FeSO₄ / Fe,

г) Ni / NiSO₄ // CuSO₄ / Cu,

д) Zn / ZnSO₄ // NiSO₄ / Ni.

Концентрация солей 1 моль экв./л.

Один стаканчик заполните раствором соли метала, являющегося анодом, а другой - раствором соли металла, являющегося катодом. Оба стаканчика соедините электролитическим мостиком. Опустите в стаканчики соответствующие металлы. Соедините проводом электроды с гальванометром. Наблюдайте отклонение стрелки гальванометра, указывающее на возникновение электрического тока, обусловленное различной величиной электродных потенциалов анода и катода.

Напишите уравнения химических реакций, протекающих на электродах и суммарное уравнение окислительно-восстановительного процесса.

Выпишите нормальные электродные потенциалы анода и катода и подсчитайте теоретическую ЭДС гальванического элемента.

4. Электролиз

Требования техники безопасности!

1. Подготовка установки к электролизу проводится на электролизере, отключённым от сети переменного тока.

2. При проведении опытов нельзя касаться всех частей электрической цепи.

3. После проведения опыта, электролизер отключается от источника тока.

Установка для электролиза.

Опыты по электролизу водных растворов с нерастворимым и с растворимым анодом проводят в приборе, представляющем собой U- образную трубку. Электродами служат графитовые стержни или проволока из соответствующих металлов. Электроды с резиновыми пробками вставляйте в электролизер неплотно. Источником тока служит выпрямитель переменного тока. Во всех опытах электролизер заполняется на 2/3 объёма исследуемым раствором. Электролизер и электроды перед каждым опытом тщательно промывают дистиллированной водой.

Опыт1. Электролиз раствора хлорида олова(II).

Налейте в электролизер раствор хлорида олова(II). Опустите в оба колена графитовые электроды и соедините их через провода с выпрямителем. Включите выпрямитель. Через 1-2 мин. наблюдайте на графитовом катоде появление блестящих кристалликов металлического олова.

Докажите образование свободного хлора в анодном пространстве. Для этого после 3- 4 минут пропускания тока выньте из электролизера графитовый анод, прибавьте в раствор по 3- 4 капли раствора йодида калия и крахмала и наблюдайте появления синего окрашивания.

Напишите уравнения реакций, протекающих на катоде и аноде.

Опыт 2. Электролиз раствора сульфата натрия.

В стаканчик с раствором сульфата натрия добавьте в качестве кислотного индикатора 5 капель нейтрального лакмуса. Вылейте полученный раствор в электролизер, опустите в него графитовые электроды и подключите прибор к выпрямителю. Наблюдайте выделение газа на обоих электродах и изменение окраски лакмуса в обоих коленах электролизера Объясните, какие ионы окрасили лакмус в катодном пространстве в синий цвет и в анодном пространстве в красный цвет? Какие газы выделяются на аноде и катоде? Напишите уравнения анодного и катодного процессов.

Опыт 3. Электролиз раствора сульфата меди с медным анодом (Электролитическое рафинирование меди).

Налейте в электролизер раствор сульфата меди. Опустите в одно колено электролизера графитовый электрод и сделайте его катодом (отрицательный полюс выпрямителя), в другое колено опустите медный электрод и соедините его с положительным полюсом выпрямителя. Включите выпрямитель. Через 1- 2 минуты наблюдайте на графитовом катоде появление красного налёта меди.

Отключите электролизер и поменяйте электроды местами. Что произошло с налётом меди на графитовом аноде через несколько минут после пропускания тока? Обратите внимание на то, что после полного растворения налёта меди на аноде выделяться газ. Какой газ выделяется на графитовом аноде после исчезновения медного налёта?

Напишите уравнения химических реакций, протекающих на аноде и катоде.

Опыт 4. Никелирование медной пластинки.