
- •250100.62 «Лесное дело», 250700.62 «Ландшафтная архитектура», 022000.62 «Экология и природопользование» и 051000.62 «Профессиональное обучение»
- •Предисловие
- •Лабораторное оборудование и общие правила работы в химической лаборатории
- •1 Химическая посуда
- •Пробирки: а) цилиндрическая, б) коническая; 2) воронка; 3) стакан; 4) колбы: а) коническая, б) плоскодонная.
- •1) Капельницы: а) с колпачком; б) с клювиком; 2) бюксы.
- •1) Цилиндры; 2) мензурка; 3) пробирки; 4) мерные колбы; 5) пипетки;
- •6) Бюретки.
- •2 Правила работы в химической лаборатории
- •3 Требования техники безопасности
- •4 Оказание первой помощи
- •5 Требования к оформлению отчета по лабораторной работе
- •Лабораторная работа № 1 Определение эквивалентной массы металла Теоретическое введение
- •Выполнение работы
- •Контрольные вопросы
- •Лабораторная работа №2 Окислительно-восстановительные реакции Теоретическое введение
- •Выполнение работы
- •Контрольные вопросы
- •Выполнение работы
- •Контрольные вопросы
- •Лабораторная работа №4 Реакции ионного обмена в растворах электролитов Теоретическое введение
- •Выполнение работы
- •Контрольные вопросы
- •Лабораторная работа №5 Гидролиз солей Теоретическое введение
- •Выполнение работы
- •Контрольные вопросы
- •Лабораторная работа № 6 Приготовление растворов заданной концентрации Теоретическое введение
- •Выполнение работы
- •Контрольные вопросы
- •Лабораторная работа № 7 коллоидные растворы. Адсорбция Теоретическое введение
- •Выполнение работы
- •Контрольные вопросы
- •Лабораторная работа № 8 качественный анализ химических веществ Теоретическое введение
- •Выполнение работы
- •Контрольные вопросы
- •Лабораторная работа № 9 ряд напряжений металлов. Коррозия металлов Теоретическое введение
- •Выполнение работы
- •Контрольные вопросы
- •Лабораторные работы
- •Определение эквивалентной массы металла по объему выделившегося водорода
- •Окислительно-восстановительные реакции
- •Скорость химических реакций и химическое равновесие
- •Реакции ионного обмена в растворах электролитов
- •Гидролиз солей
- •Приготовление растворов заданной концентрации
- •Коллоидные растворы
- •Качественный анализ химических веществ
- •Ряд напряжений металлов. Коррозия металлов
- •Литература
- •250100.62 «Лесное дело», 250700.62 «Ландшафтная архитектура», 022000.62 «Экология и природопользование» и 051000.62 «Профессиональное обучение»
- •346428, Г. Новочеркасск, ул. Пушкинская, 111.
Контрольные вопросы
1. Что такое качественный анализ химического вещества?
2. Какие элементы можно определить по изменению окраски бесцветного пламени горелки?
3. Как можно обнаружить присутствие в составе вещества нитрат-ионов?
4. Какие ионы можно обнаружить при помощи соляной кислоты? При помощи раствора щелочи?
5. При помощи каких качественных реакций можно подтвердить состав следующих веществ: NH4Cl, NaI, K2SO4, Na2CO3, Fe2(SO4)3, BaS?
Лабораторная работа № 9 ряд напряжений металлов. Коррозия металлов Теоретическое введение
Система, состоящая из металлической пластины, погруженной в раствор соли этого металла, называется полуэлементом. На границе «металл-раствор» возникает двойной электрический слой, характеризующийся определенным скачком потенциала – электродным потенциалом. Если соединить две такие системы, то образуется система, называемая гальваническим элементом.
Полуэлемент представляет собой окислительно-восстановительную систему, состоящую из окисленной и восстановленной формы вещества.
Если активные концентрации (активности) всех компонентов окислительно-восстановительной системы будут равны 1 моль/л при температуре 25 ºС, то получающийся потенциал называется стандартным окислительно-восстановительным потенциалом (Eo).
Величину электродного потенциала любой окислительно-восстановительной системы измеряют относительно стандартного водородного электрода, представляющий собой пару 2Н+|H2.
Потенциал
этого электрода принимается равным
нулю, т.е.
.
Располагая металлы в ряд по мере возрастания их стандартных потенциалов (Е0), получаем так называемый «ряд напряжений» металлов (приложение 3).
Положение того или иного металла в ряду напряжений характеризует его восстановительную способность, а также окислительные свойства его ионов в водных растворах при стандартных условиях (t = 25 0С, Р = 101,3 кПа). Чем меньше значение Е0, тем большими восстановительными способностями обладает данный металл в виде простого вещества и тем меньшие окислительные способности проявляют его ионы.
Самопроизвольное окисление металлов, вредное для промышленной практики, называется коррозией (от лат. сorrodere – разъедать). Среда, в которой металл подвергается коррозии (корродирует), называется коррозионной, или агрессивной. При этом образуются продукты коррозии: химические соединения, содержащие металл в окисленной форме.
Воздух, содержащих кислород и водяной пар, может служить окислителем для многих металлов. Кислород, растворенный в природной воде, также служит окислителем для большинства металлов. Процессы, протекающие при этом можно описать в общем виде реакциями:
2Ме
+
О2
→ Ме2Оn (8.1)
2Ме
+
О2
+nН2О
→ 2Ме(ОН)n (8.2)
По механизму протекания коррозионного разрушения различают два вида коррозии: химическую и электрохимическую.
Химическая коррозия обуславливается взаимодействием металлов с сухими газами и жидкими неэлектролитами в условиях, когда влага на поверхности металла отсутствует и электродные процессы на границе фаз не возникают.
При электрохимической коррозии на поверхности металла одновременно протекают два процесса:
анодный – окисление металла
Мео ─ ne- → Меn+ (8.3)
и катодный – восстановление ионов водорода
2Н+ + 2е- → Н2 (8.4)
или молекул кислорода, растворенного в воде
О2 + 2Н2О + 4е- = 4ОН- (8.5)
Ионы или молекулы, которые восстанавливаются на катоде, называются деполяризаторами. Процесс повышения потенциала катода при коррозии называется деполяризацией. В кислой среде выделяется водород и происходит водородная деполяризация катода; в нейтральной или щелочной средах происходит кислородная деполяризация катода. В этом случае образовавшиеся ионы ОН- соединяются с перешедшими в раствор ионами металла, образуя гидроксид этого металла.
Для защиты металлов от коррозии используют следующие приемы.
1. Защита поверхности металла покрытиями. Покрытия, изолирующие металл от внешней среды, могут быть металлическими (цинк, олово, свинец, никель, хром и другие металлы). Если потенциал покрытия более отрицателен, чем защищаемого металла, оно называется анодным, если потенциал покрытия более положителен – катодным. Если металл покрывают лаками, красками, эмалями и другими веществами, то такие покрытия являются неметаллическими.
2. Создание сплавов с антикоррозионными свойствами.
3. Протекторная защита. Сущность ее заключается в том, что конструкцию соединяют с протектором – более активным металлом, чем металл защищаемой конструкции.
4. Электрозащита. Сущность электрозащиты заключается в том, что конструкция, находящаяся в среде электролита, соединяется с другим металлов (обычно куском железа, рельсом и др.), но через внешний источник тока. При этом защищаемую конструкцию присоединяют к катоду, а металл – к аноду источника тока. В этом случае электроны отнимаются от анода источником тока, анод (защищающий металл) разрушается, а на катоде происходит восстановление окислителя.
5. Изменение состава среды. Для замедления коррозии металлических изделий в электролит вводят вещества, называемые замедлителями коррозии или ингибиторами.