8.5. Экспериментальная часть

8.5.1. Изготовление и изучение работы медно-цинкового гальванического элемента (опыт 8.1)

Реактивы и оборудование: гальванометр или цифровой вольтметр; химические стаканы на 50 см3; медная и цинковая пластины; электролитический мост; электрические провода; 1,0 М растворы ZnSO4 и CuSO4.

Выполнение работы

Собрать медно-цинковый гальванический элемент (элемент Даниэля) в соответствии со схемой Zn/ZnSO4//CuSO4/Cu. Конструкция прибора схематично представлена на рис. 8.1. 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

1.Зарисовать прибор, составить схему гальванического элемента.

2.Определить стандартные потенциалы меди и цинка (табл. П.5), записать уравнения электродных процессов и суммарной реакции.

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

4.Рассчитать эдс стандартного медно-цинкового гальванического элемента.

8.5.2.Электрохимическая коррозия при образовании гальванических пар (опыт 8.2)

Реактивы и оборудование: гранулированный цинк; медная проволока; железная пластина, покрытая цинком; железный стержень, покрытый оловом (луженый); 2,0 н. раствор H2SO4; 0,5 М раствор гексацианоферрата

(III)калия K3[Fe(CN)6].

∙Взаимодействие цинка с серной кислотой в отсутствие и в присутствии меди

Выполнение работы

Внести в пробирку на 1/4 ее объема 2,0 н. раствора H2SO4 и одну гранулу цинка. Отметить выделение водорода на поверхности цинка. Прикоснуться зачищенной медной проволокой к кусочку цинка в пробирке. Отметить изменение интенсивности выделения водорода. На каком металле он выделяется?

Запись данных опыта

1. Зарисовать схему опыта, записать наблюдения за протеканием реакций.

71

2. Определить стандартные потенциалы меди и цинка ( табл. П.5).

2. Указать катод и анод, их заряды; записать уравнения катодного и анодного процессов.

3. Составить схему электрохимической коррозии при контакте цинка и меди в растворе кислоты (см. рис. 8.2).

∙ Коррозия оцинкованного и луженого железа

Выполнение работы

Вдве пробирки налить на 1/2 их объема дистиллированной воды. В каждую добавить по 2 – 3 капли 2 н. раствора серной кислоты и 0,5 М раствора гексацианоферрата (III) калия K3[Fe(CN)6]. Растворы перемешать.

Впервую пробирку опустить пластину оцинкованного железа, во вторую – луженого. Отметить изменение окраски растворов.

Запись данных опыта

Зарисовать схему опыта, записать наблюдения за протеканием реакций. Учесть, что гексацианоферрат(III)-ион является индикатором наличия в растворе либо ионов Zn2+, либо Fe2+:

3Zn2+ + 2[Fe(CN)6 ]3− = Zn3[Fe(CN)6]2 , выпадает белый осадок; Fe2+ + [Fe(CN)6 ]3− = Fe[Fe(CN)6]− , синяя окраска раствора.

1.Записать, какой из металлов окисляется при коррозии и переходит

враствор.

2.Определить стандартные потенциалы железа, олова и цинка (табл.

П.5).

3.Указать катод и анод, их заряды; записать уравнения катодного и анодного процессов для гальванических пар «железо – цинк» и «железо – олово».

4.Составить схемы электрохимической коррозии при контакте цинка и железа, а также олова и железа в растворе кислоты (см. рис. 8.2).

8.5.3. Электролиз растворов солей (опыт 8.3)

Реактивы и оборудование: электролизер (U-образная стеклянная трубка); источник постоянного тока; графитовые электроды; электрические провода; 0,5 н. растворы ZnSO4, CuSO4, Na2SO4 и KI; индикаторы лакмус и фенолфталеин.

∙ Электролиз водного раствора сульфата натрия

Выполнение работы

Собрать электролизер в соответствии со схемой, приведенной на рис. 8.3. Заполнить электролизер раствором Na2SO4, подключить источник питания. После окончания опыта в каждое колено электролизера добавить

72

по 2–3 капли раствора лакмуса. Наблюдать изменения, происходящие на электродах и в растворах в обоих коленах электролизера.

∙ Электролиз водного раствора иодида калия

Выполнение работы

Собрать электролизер в соответствии со схемой, приведенной на рис. 8.3. Заполнить электролизер раствором КI, подключить источник питания. После окончания опыта в каждое колено электролизера добавить по 2–3 капли крахмала и фенолфталеина. Наблюдать изменения, происходящие на электродах и в растворах в обоих коленах электролизера.

∙ Электролиз водного раствора сульфата меди

Выполнение работы

Собрать электролизер в соответствии со схемой, приведенной на рис. 8.3. Заполнить электролизер раствором CuSO4, подключить источник питания. Наблюдать изменения, происходящие на электродах и в растворах в обоих коленах электролизера.

Запись данных опыта

1.Зарисовать схему прибора, записать результаты наблюдений за изменениями, происходящими на электродах и в растворах в обоих коленах электролизера.

2.Определить последовательность разряда ионов на катоде и аноде.

3.Записать уравнения катодной и анодной полуреакций. Определить продукты реакции, образующиеся на электродах.

4.Объяснить изменение окраски индикаторов в растворах у катода и

анода.

8.5.4. Изготовление и изучение работы свинцового аккумулятора (опыт 8.4)

Реактивы и оборудование: гальванометр или цифровой вольтметр; химический стакан на 50 см3; свинцовые электроды; источник постоянного тока; 30 %-ный раствор H2SO4.

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

73