3А) Пассивация железа в концентрированной азотной кислоте

(коллективный опыт, выполняется в вытяжном шкафу. )

Зачищенный и обезжиренный железный стержень опускают в умеренно разбавленный раствор азотной кислоты. Наблюдают активное растворение железа в кислоте и бурное выделение оксида азота (IV). Осторожно! Оксид азота (IV)- ядовит! Этот же стержень промывают водой и погружают в концентрированный раствор азотной кислоты. Начавшееся взаимодействие железа и кислоты прекращается вследствие образования на поверхности металла защитной оксидной пленки.

Напишите уравнения реакции растворения железа в разбавленной азотной кислоте.

3Б) Активация алюминия в растворе соляной кислоты

Налейте в пробирку 1-2 мл раствора сульфата меди (II) и опустите в нее на 1-2 минуты алюминиевую проволоку или свернутый в комочек кусочек алюминиевой фольги. Отметьте, что выделение меди происходит в виде отдельных точек лишь на некоторых участках металлической поверхности.

Такую же проволоку или комочек алюминиевой фольги поместите в пробирку с разбавленным раствором соляной кислоты.

После этого алюминий промойте дистиллированной водой и опустите в раствор сульфата меди (II). Наблюдайте выделение меди на проволоке в виде сплошного слоя.

Чем можно объяснить наблюдаемое явление? Напишите уравнения соответствующих реакций.

Опыт 4. Протекторная защита

В две пробирки налейте по 1-2 мл 2 н. серной кислоты и добавьте в каждую по 2-3 капли раствора гексацианоферрата (III) калия. В одну пробирку поместите стальную скрепку с зажатым в ней кусочком цинка, а в другую - стальную скрепку с кусочком олова. Наблюдайте окрашивание раствора в первой пробирке в желтоватый цвет, вследствие образования труднорастворимого комплексного соединения цинка Zn₃[Fe(CN)₆]₂, а в другой - в синий цвет, вследствие образования труднорастворимой комплексного соединения железа Fe₃[Fe(CN)₆]₂.

Сравните величины стандартных электродных потенциалов для железа, олова и цинка. Составьте схемы гальванических элементов железо - цинк и железо - олово в растворе серной кислоты. Напишите уравнения процессов, происходящих на катоде и аноде в кислой среде для данных гальванических элементов. Напишите уравнения реакций получения окрашенных гексацианоферратов.

По результатам проведенного эксперимента сделайте вывод: какой из

металлов - олово или цинк - может быть использован в качестве протектора для защиты железа от коррозии.

Опыт 5. Влияние ингибиторов на процесс коррозии.

В две пробирки налейте 1-2 мл 1 н. раствора соляной кислоты и в одну из них добавьте 2-3 капли ингибитора коррозии. В каждую пробирку добавьте по кусочку цинка. Через 2-3 минуты сравните интенсивность реакции в каждой пробирке.

Объясните эффект и напишите уравнение реакции растворения цинка в кислоте. Что такое ингибиторы коррозии? Каков их механизм действия?

ПРИЛОЖЕНИЕ

Таблица 1

Названия важнейших кислот и их солей

Кислота	Названия
	Кислоты	соли
HAlO2	Метаалюминиевая	Метаалюминат
HBO2	Метаборная	Метаборат
H3BO3	Ортоборная	Ортоборат
H2B4O7	Четырехборная	Тетраборат
HBr	Бромоводородная	Бромид
HCOOH	Муравьиная	Формиат
CH3COOH	Уксусная	Ацетат
HCN	Циановодородная	Цианид
H2CO3	Угольная	Карбонат
H2C2O4	Щавелевая	Оксалат
HCl	Хлороводородная (соляная)	Хлорид
HOCl	Хлорноватистая	Гипохлорит
HClO2	Хлористая	Хлорит
HClO3	Хлорноватая	Хлорат
HClO4	Хлорная	Перхлорат
HF	Фтороводородная	Фторид
HCrO2	Метахромистая	Метахромит
H2CrO4	Хромовая	Хромат
H2Cr2O7	Двухромовая	Дихромат
HI	Иодоводородная	Иодид
HMnO4	Марганцовая	Перманганат
H2MnO4	Марганцовистая	Манганат
HNO2	Азотистая	Нитрит
HNO3	Азотная	Нитрат
H3PO4	Ортофосфорная	Ортофосфат
H2S	Сероводородная	Сульфид
HSCN	Родановодородная	Роданид
H2SO3	Сернистая	Сульфит
H2SO4	Серная	Сульфат
H2S2O3	Тиосерная	Тиосульфат
H2Se	Селеноводородная	Селенид
H2SeO3	Селенистая	Селенит
H2SiO3	Кремневая	Силикат

Таблица 2а

Плотности растворов некоторых кислот, щелочей и аммиака при 20°С (г/мл).

  массовая доля, %.

,%	H2SO4	HNO3	HCl	KOH	NaOH	NH3
2	1,013	1,011	1,009	1,016	1,023	0,992
4	1,027	1,022	1,019	1,033	1,046	0,983
6	1,040	1,033	1,029	1,048	1,069	0,973
8	1,055	1,044	1,039	1,065	1,092	0,967
10	1,069	1,056	1,049	1,082	1,115	0,960
12	1,083	1,068	1,059	1,100	1,137	0,953
14	1,098	1,080	1,069	1,118	1,159	0,946
16	1,112	1,093	1,079	1,137	1,181	0,939
18	1,127	1,106	1,083	1,156	1,213	0,932
20	1,143	1,119	1,100	1,176	1,225	0,926
22	1,158	1,132	1,110	1,196	1,247	0,919
24	1,174	1,145	1,121	1,217	1,268	0,913
26	1,190	1,158	1,132	1,240	1,286	0,908
28	1,205	1,171	1,142	1,263	1,310	0,903
32	1,238	1,198	1,163	1,310	1,352	0,893
36	1,273	1,225	1,183	1,358	1,395	0,884
40	1,307	1,251		1,411	1,437
44	1,342	1,277		1,460	1,478
48	1,380	1,303		1,511	1,519
52	1,419	1,328		1,564	1,560
56	1,460	1,351		1,616	1,601
60	1,503	1,373			1,643
64	1,547	1,394
68	1,594	1,412
72	1,640	1,429
76	1,687	1,445
80	1,732	1,460
84	1,776	1,474
88	1,808	1,486
92	1,830	1,496
98	1,841	1,510
100	1,838	1,522

Таблица 2б

Плотности водных растворов некоторых солей при 20°С (г/мл).

  массовая доля, %

NaCl		CuSO4		KCl		MgCl2		MgSO4
,%	, г/мл	,%	, г/мл	,%	, г/мл	,%	, г/мл	,%	, г/мл
1	1,005	1	1,009	1	1,004	2	1,051	2	1,018
2	1,012	2	1,019	2	1,011	8	1,065	4	1,039
4	1,027	4	1,040	4	1,023	14	1,119	6	1,060
6	1,041	6	1,062	6	1,036	20	1,175	8	1,081
8	1,056	8	1,084	8	1,050	26	1,235	10	1,103
10	1,071	10	1,107	10	1,063	32	1,297	12	1,125
12	1,086	12	1,131	12	1,076			14	1,148
14	1,101	14	1,155	14	1,090			16	1,171
16	1,116	16	1,180	16	1,104			18	1,195
18	1,132	18	1,206	18	1,118			20	1,219
20	1,148			20	1,132			22	1,245
22	1,164			22	1,147			24	1,270
24	1,180			24	1,162			26	1,296
MnCl2		MnSO4		Na2CO3		Ni(NO3)2		CaCl2
,%	, г/мл	,%	, г/мл	,%	, г/мл	,%	, г/мл	,%	, г/мл
1	1,006	1	1,009	0,2	1,000	1	1,007	1	1,007
2	1,015	2	1,019	2,1	1,020	2	1,016	2	1,015
4	1,032	4	1,038	4	1,040	4	1,033	4	1,031
6	1,049	6	1,059	6	1,060	6	1,051	6	1,049
8	1,067	8	1,081	7,9	1,080	10	1,088	8	1,066
10	1,086	10	1,102	9,8	1,100	12	1,108	10	1,083
12	1,104	12	1,125	11,6	1,120	14	1,128	12	1,102
14	1,123	14	1,148	13,5	1,140	16	1,148	14	1,120
16	1,143	16	1,171	15,2	1,160	18	1,169	16	1,139
18	1,163	18	1,196	16.9	1,180	20	1,191	18	1,158
20	1,184	20	1,220	17.7	1,190	25	1,249	20	1,177
22	1,206	22	1,246			30	1,311	25	1,228
24	1,251	24	1,272					28	1,260

Таблица 3

Константы диссоциации некоторых слабых электролитов

в водных растворах при 25°C

Электролит	К	Электролит	К
Азидоводород HN3	2,6*105	Сероводород H2S К1 К2	6*108 1*1014
Азотистая кислота HNO2	4*104	Теллуристая кислота H2TeO3К1 К2	3*103 2*108
Аммония гидроксид NH4OH	1,8*105	Теллуроводород H2Te К1 К2	1*103 1*1011
Борная кислота H3BO3 К1	5,8*1010	Угольная кислота H2CO3К1 К2	4,5*107 4,7*1011
Бромноватистая кислота HOBr	2,1*109	Уксусная кислота CH3COOH	1,8*105
Водород перекиси H2O2К1	2,6*1012	Хлорноватистая кислота HOCl	5*108
Кремневая кислота H2SiO3К1 К2	2,2*1010 1,6*1012	Хлоруксусная кислота CH2ClCOOH	1,4*103
Муравьиная кислота HCOOH	1,8*104	Фосфорная кислота H3PO4 К1 К2 К3	7,5*103 6,3*108 1,3*1012
Селенистая кислота H2SeO3К1 К2	3,5*103 5*108	Фтороводород HF	6,6*104
Селеноводород H2Se К1 К2	1,7*104 1*1011	Циановодород HCN	7,9*1010
Серная кислота H2SO4К2	1,2*102	Щавелевая кислота H2C2O4К1 К2	5,4*102 5,4*105
Сернистая кислота H2SO3К1 К2	1,6*102 6,3*108

Таблица 4

Области перехода некоторых индикаторов

Название индикатора	Область перехода, единицы рН	Изменение окраски
Тимоловый синий	1,22,8	Красная  желтая
Метиловый оранжевый	3,14,4	Красная  оранжево-желтая
Метиловый красный	4,46,2	Красная  желтая
Лакмус	5,08,0	Красная  синяя
Тимоловый синий	8,09,6	Желтая  синяя
Фенолфталеин	8,210,0	Бесцветная  малиновая
Ализарин желтый	10,112,1	Желтая  лиловая
Тропеолин 0	11,013,0	Желтая  оранжево-коричневая
Индигокармин	12,014,0	Голубая  желтая

Таблица 5

Степень гидролиза солей в 0,1 М растворах при 25 °C

Соль	Степень гидролиза, %	Соль	Степень гидролиза, %
NH4Cl	0,007	NaH2PO4	0,0004
CH3COONH4	0,5	Na2CO3	4,0
(NH4)2S	99,0	NaHCO3	0,005
NH4HS	7,0	Na2S	99,0
Na2B4O7	0,5	NaHS	0,010
Na2SO3	0,13	NaClO	0,18
NaHSO3	0,0002	KCN	1,2
CH3COONa	0,007	Al2(SO4)3	3,5
Na3PO4	34	Al(CH3COO)3	40,0
Na2HPO4	0,13	Fe(CH3COO)3	32,0

Таблица 6

Произведения растворимости некоторых малорастворимых

электролитов при 25°C

Электролит	ПР	Электролит	ПР
AgBr	6*1013	Co(OH)2	2*1015
AgCl	1,8*1010	Fe(OH)2	1*1015
Ag2CO3	8,2*1012	Fe(OH)3	3,8*1038
Ag2CrO4	4*1012	FeCO3	2,5*1011
AgI	1,1*1016	FeS	5*1018
Ag2S	6*1050	HgS	1,6*1052
Ag2SO4	2*105	MgS	2*1015
AgCN	7*1015	MgCO3	1*105
AgSCN	1,1*1012	MnS	2,5*1010
BaCO3	5*109	Mn(OH)2	2*1013
BaC2O4	2*107	NiCO3	1,3*107
BaCrO4	1,6*1010	Ni(OH)2	1*1015
BaSO4	1,1*1010	PbBr2	9,1*106
CaCO3	5*109	PbCl2	2*105
CaC2O4	2*109	PbCO3	7,5*1014
CaF2	4*1011	PbCrO4	1,8*1014
CaSO4	1,3*104	PbI2	8*109
Ca3(PO4)2	1*1029	PbS	1*1027
Cd(OH)2	2*1014	PbSO4	1,6*108
CdS	7,9*1027	Pb(OH)2	2*1016
Cu(OH)2	2,2*1020	SnS	1*1026
Zn(OH)2	1*1017	SrCO3	1,1*1010
ZnS	1,6*1024	SrC2O4	5,6*108
CuC2O4	2,5*1022	SrSO4	3,2*107
CuS	6*1036	Mg(OH)2	2*105

Таблица 7. Приближенные коэффициенты активности ионов металлов

в растворах электролитов при 25⁰С

Электро-лит	Ион Ме2+	Концентрация электролита, мол / л
		10-3	10-2	10-1	1
CuSO4	Cu2+	0,761	0,405	0,168	0,046
ZnSO4	Zn2+	0,761	0,405	0,168	0,046
FeSO4	Fe2+	0,761	0,405	0,168	0,046
CuCl2	Cu2+	0,787	0,507	0,196	0,054
ZnCl2	Zn2+	0,787	0,507	0,196	0,054
FeCl2	Fe2+	0,787	0,507	0,196	0,054

Таблица 8. Стандартные электродные потенциалы металлов при 25⁰С

Электрод	Е0298, В	Электрод	Е0298, В	Электрод	Е0298, В
Li/Li+	-3,02	Zn/Zn2+	-0,76	Sb/Sb3+	0,24
K/K+	-2,92	Cr/Cr3+	-0,71	Bi/Bi3+	0,2
Ba/Ba2+	-2,90	Fe/Fe2+	-0,44	Sb/Sb3+	0,24
Ca/Ca2+	-2,87	Cd/Cd2+	-0,40	Cu/Cu2+	0,34
Na/Na+	-2,71	Co/Co2+	-0,28	Co/Co3+	0,40
La/La3+	-2,37	Ni/Ni2+	-0,25	Ru/Ru2+	0,45
Mg/Mg2+	-2,34	Mo/Mo3+	-0,20	Ag/Ag+	0,80
Ti/Ti2+	-1,75	Sn/Sn2+	-0,14	Hg/Hg2+	0,85
Al/Al3+	-1,67	Pb/Pb2+	-0,13	Pd/Pd2+	0,98
Mn/Mn2+	-1,05	Fe/Fe3+	-0,04	Pt/Pt2+	1,2
Nb/Nb3+	-1,1	(H2/ 2H+ )	0,00	Au/Au3+	1,50

Таблица 9

Стандартные электродные потенциалы Е° некоторых электродных

процессов в водных растворах при 25°C

Элемент	Электродный процесс	Е°,В
Ag	Ag(CN)2 + e = Ag + 2CN	0,29
	Ag+ + e = Ag	0,80
Al	AlO2 + 2H2O + 3e =Al + 4OH	2,35
	Al3+ + 3e = Al	1,66
Au	Au(CN)2 + e = Au + 2CN	0,61
	Au3+ + 3e = Au	1,50
	Au+ + e = Au	1,69
Ba	Ba2+ + 2e = Ba	2,90
Bi	Bi3+ + 3e = Bi	0,21
	Br2 + 2e = 2Br	1,07
	HOBr + H+ + 2e = Br + H2O	1,34
Ca	Ca2+ + 2e = Ca	2,87
Сd	Cd2+ + 2e = Cd	0,40
Cl	Cl2 + 2e = 2Cl	1,36
	HOCl + H+ + 2e = Cl + H2O	1,49
Co	Co2+ + 2e = Co	0,28
	Co3+ + e = Co2+	1,81
Cr	Cr3+ + 3e = Cr	0,74
	CrO42 + 4 H2O + 3e = Cr(OH)3+ 5OH	0,13
	Cr2O72 + 14 H+ + 6e = 2Cr3+ + 7H2O	1,33
Cu	Cu(CN)2 + e = Cu + 2CN	0,43
	Cu2+ + e = Cu+	0,15
	Cu2+ + 2e = Cu	0,34
	Cu+ + e = Cu	0,52
F	F2 + 2e = 2F	2,87
Fe	Fe2+ + 2e = Fe	0,44
	Fe3+ + 3e = Fe	0,04
	Fe(CN)63 + e = Fe(CN)64	0,36
	Fe3+ + e = Fe2+	0,77
H	H2 + 2e = 2H	2,25
	2H+ + 2e = H2	0,00
Hg	Hg22+ + 2e = 2Hg	0,79
	Hg2+ + 2e = Hg	0,85
	2Hg2+ + 2e = Hg22+	0,92
I	I2 + 2e = 2I	0,54
	2IO3 + 12 H+ + 10e = I2 + 6H2O	1,19
	2HOI + 2H+ + 2e = I2 + 2H2O	1,45
K	K+ + e = K	2,92
Li	Li+ + e = Li	3,04
Mg	Mg2+ + 2e = Mg	2,36
Mn	MnO4 + e = MnO42	0,56
	MnO4 + 10 H2O + 3e = MnO2 + 4OH	0,60
	MnO2 + 4H+ + 2e = Mn2+ + 2H2O	1,23
	MnO4 + 8H+ + 5e = Mn2+ + 4H2O	1,51
N	NO3 + 2 H+ + e = NO2 + H2O	0,78
	NO3 +10 H+ + 8 e = NH4+ + 3 H2O	0,87
	NO3 + 4 H+ + 3 e = NO + 2 H2O	0,96
Na	Na+ + e = Na	2,71
Ni	Ni2+ + 2e = Ni	0,25
O	O2 + 2H2O + 4e = 4OH	0,40
	O2 + 2 H+ + 2e = H2O2	0,68
	O2 + 4 H+ + 4e = 2H2O	1,23
	H2O2 + 2H+ + 2e = 2H2O	1,78
P	H3PO4 + 2H+ + 2e = H3PO3 + 2H2O	0,28
Pb	Pb2+ + 2e = Pb	0,13
	Pb4+ + 2e = Pb2+	1,69
Pt	Pt2+ + 2e = Pt	1,19
S	S + 2H+ + 2e = H2S	0,17
	S2O82 + 2e = 2SO42	2,01
Se	Se + 2H+ + 2e = H2Se	0,40
Sn	Sn2+ + 2e = Sn	0,14
	Sn4+ + 2e = Sn2+	0,15
Te	Te + 2H+ + 2e = H2Te	0,72
Zn	ZnO22 + 2H2O + 2e = Zn + 4OH	1,22
	Zn2+ + 2e = Zn	0,76

Таблица 10 Константы нестойкости некоторых комплексных ионов

Комплексный ион	Кнест	Комплексный ион	Кнест
Ag(CN)2	1*1021	Fe(CN)64	1*1037
Ag(NH3)2+	7*108	Fe(CN)63	1*1044
Ag(S2O3)23	1*1013	Fe(SCN)2+	1*103
AgI2	1*1012	HgBr42	1*1021
CdCl42	9*103	HgCl42	8*1016
CdI42	8*107	HgI42	1*1030
Cd(CN)42	1*1017	Hg(SCN)42	1*1022
Cd(NH3)42+	8*108	Ni(CN)42	3*1016
Cd(NH3)62+	8*106	Ni(NH3)62+	2*109
Co(NH3)63+	6*1036	Zn(CN)42	2*1017
Cu(NH3)42+	2*1013	Zn(NH3)42+	4*1010
Cu(CN)42	5*1028	Zn(OH)42	1*1017

Таблица 11 Относительная электроотрицательность элементов по Полингу

I	II	III	IV	V	VI	VII	VIII
H 2,2
Li 1,0	Be 1,5	B 2,0	C 2,5	N 3,0	O 3,5	F 4,0
Na 0,9	Mg 1,2	Al 1,6	Si 1,9	P 2,2	S 2,6	Cl 3,1
K 0,8	Ca 1,0	Sc 1,4	Ti 1,5	V 1,6	Cr 1,7	Mn 1,6	Fe Co Ni 1,8 1,9 1,9
Cu 1,9	Zn 1,7	Ga 1,8	Ge 2.0	As 2,2	Se 2,6	Br 3,0
Rb 0,8	Sr 1,0	Y 1,2	Zr 1,3	Nb	Mo 2,2	Tc -	Ru Rh Pd - 2,3 2,2
Ag 1,9	Cd 1,7	In 1,8	Sn 2,0	Sb 2,0	Te -	I 2,7
Cs 0,8	Ba 0,9	La - Lu 1,0 - 1,2	Hf	Ta	W 2,3	Re	Os Ir Pt - 2,2 2,3
Au 2,5	Hg 2,0	Tl 2,0	Pb 2,3	Bi 2,0	Po	At

Таблица 12

Растворимость некоторых солей и оснований в воде

К

А

Т

И

О

Н

Анион

Li+

Na+

K+

NH4+

Ca2+

Mg2+

Ba2+

Zn2+

Cu2+

Hg2+

Sn2+

Ag+

Pb2+

Mn2+

Al3+

Fe2+

Fe3+

Sr2+

Cr3+

F

М

Р

Р

Р

Н

Н

М

Р

Р

-

Р

Р

Н

Р

М

Н

Р

Н

Н

Cl

Р

Р

Р

Р

Р

Р

Р

Р

Р

Р

-

Н

М

Р

Р

Р

Р

Р

Р

Br

Р

Р

Р

Р

Р

Р

Р

Р

Р

Р

-

Н

М

Р

Р

Р

Р

Р

Р

I

Р

Р

Р

Р

Р

Р

Р

Р

Р

М

М

Н

Н

Р

Р

?

?

Р

?

NO3

Р

Р

Р

Р

Р

Р

Р

Р

Р

Р



Р

Р

Р

Р

Р

Р

Р

Р

NO2

Р

Р

Р

Р

Р

Р

Р

?

Н

?

?

М

Р

?

?

?

?

Р

?

S2

Р

Р

Р

Р

-



Р

Н

Н

Н

Н

Н

Н

Н



Н



Н

Н

SO32

Р

Р

Р

Р

Н

Р

Н

М

Н

?

?

Н

Н

?

?

Н

?

Н

?

SO42

Р

Р

Р

Р

М

Р

Н

Р

Р



Р

М

Н

Р

Р

Р

Р

Н

Р

CO32

Р

Р

Р

Р

Н

М

Н

Н

Н

?

?

Н

Н

Н

?

Н

?

Н

?

SiO32

Н

Р

Р

?

Н

Н

Н

Н

?

?

?

?

Н

Н

?

Н

?

Н

?

CrO42

Р

Р

Р

Р

Р

Н

Н

Н

Н

Н



Н

Н

Н

?

?

?

Н

?

PO43

Н

Р

Р

?

Н

М

Н

Н

Н

?

Н

Н

Н

М

Н

Н

Н

Н

Н

CH3COO

Р

Р

Р

Р

Р

Р

Р

Р

?

Р



Р

Р

?

?

?

?

Р

?

OH

Р

Р

Р

Р

М

Н

Р

Н

Н

Н

Н



Н

Н

Н

Н

Н

М

Н

Р- соль в воде растворима  1 г/ 100 г Н₂О М- малорастворима (1  0.1) г/ 100 г Н₂О

Н- практически нерастворима  0,1 г / 100 г Н₂О “” - соль в растворе не существует или разлагается водой.

? – нет достоверных данных о существовании соединений