Опыт 1. Изготовление и изучение работы медно-цинкового гальванического элемента

Реактивы и оборудование. Гальванометр или цифровой вольтметр; химические стаканы на 50 см³; медная и цинковая пластины; электролитический мост, электрические провода, растворZnSO₄1,0 М; растворCuSO₄1,0 М.

Выполнение работы. Собрать медно-цинковый гальванический элемент (элемент Даниэля) в соответствии со схемойZn/ZnSO₄//CuSO₄/Cu. Конструкция прибора схематично представлена на рис. 1. Для этого в стаканы налить растворы солей меди и цинка, поместить в них соответствующие электроды и соединить растворы электролитическим мостом. Подключить во внешнюю цепь вольтметр и наблюдать протекание электрического тока.

Запись данных опыта. Зарисовать прибор, составить схему гальванического элемента (см. рис 1), рассчитать ЭДС гальванического элемента по плану:

1. Определить стандартные потенциалы меди и цинка (табл. П. 1), записать уравнения электродных процессов и суммарную реакцию.

2. Указать катод и анод, их заряды, направление движения электронов во внешней цепи и ионов в растворе.

3. Рассчитать э.д.с. стандартного медно-цинкового гальванического элемента.

Опыт 2. Изготовление и изучение работы свинцового аккумулятора

Реактивы и оборудование. Гальванометр или цифровой вольтметр; химический стакан на 50 см³; свинцовые электроды; источник постоянного тока; растворH₂SO₄4,0 М.

Выполнение работы. Собрать модель свинцового аккумулятора. Закрепить свинцовые электроды в пробке, поместить их в стакан, наполнить стакан на 1/2 объема серной кислотой. Зарядить аккумулятор, для чего подключить к свинцовым пластинам источник постоянного тока. Несколько минут пропускать электрический ток, затем отключить источник питания. Проверить работу заряженного аккумулятора, для чего подключить к электродам вольтметр, отметить наличие разности потенциалов.

Запись данных опыта. Зарисовать прибор, записать наблюдения за процессом зарядки и разрядки аккумулятора.

1. Записать анодную и катодную реакции, протекающие при зарядке аккумулятора. Указать заряды электродов.

2. Записать анодную и катодную реакции, протекающие при разрядке аккумулятора. Указать заряды электродов.

Контрольные вопросы

1. Изобразить строение двойного электрического слоя на границе цинк – раствор сульфата цинка и медь – раствор сульфата меди.

2. Записать схему гальванического элемента для измерения стандартного электродного потенциала алюминия.

2. Определить стандартный электродный потенциал никелевого электрода и рассчитать его потенциал в растворе сульфата никеля с концентрацией 0,1 М.

Лабораторная работа №8 «Электрохимические процессы» Электрохимическая коррозия металлов

Определение. Коррозия это разрушение металлов в результате физико-химического взаимодействия их с компонентами окружающей среды. Электрохимическая коррозия наблюдается в случае электрического контакта двух различных металлов с раствором электролита (рис. 2). При этом возникают микроскопические гальванические элементы (гальванические пары).

Рис. 1. Электрохимическая коррозия магния при контакте с железом в растворе с рН 7 (а) и рН ≥ 7 (б).

В качестве примера рассмотрим электрохимическую коррозию магния при контакте с железом (рис. 2). Определим по таблице (Приложение 1) стандартные потенциалы магния и железа

;.

Так как стандартный потенциал магния меньше, в паре с железом он будет анодом, магний окисляется, ионы магния переходят в раствор. Поверхность железа является катодом, в кислой среде (рН 7) протекает реакция (6) и выделяется газообразный водород, в нейтральной среде (рН ≥ 7) восстанавливается кислород согласно схеме (7).

Анодный процесс. При электрохимической коррозии анодным процессом всегда является окисление металла, с меньшим стандартным потенциалом.

В результате происходит растворение металла и переход его в раствор, анод приобретает отрицательную полярность (рис. 2).

Катодный процесс. Электроны, освободившиеся на аноде, перемещаются к катодному участку, имеющему больший потенциал. Электроны расходуются в процессе восстановления каких-либо ионов или молекул (деполяризация). В зависимости от состава электролита различаютводородную деполяризациюпри рН7

(6)

и кислородную деполяризацию при рН ≥ 7

(7)