Методика выполнения

Опыт №1. Исследование активности металлов

В шесть пробирок внести по 5–6 см³ растворов следующих солей: 1 – сульфат цинка; 2 – сульфат железа (II); 3 – хлорид олова (II); 4 – нитрат или ацетат свинца; 5 – сульфат меди; 6 – нитрат серебра.

Во все пробирки опустить на 2–3 мин. по пластинке металлического цинка. Что происходит на поверхности цинка во всех пробирках? Написать в ионном виде уравнение реакции взаимодействия цинка с растворами взятых солей. Указать в каждом случае переход электронов.

Вынуть цинковые пластинки. Провести аналогичные опыты с полосками олова, железа, свинца и меди.

Наблюдать, в каких случаях происходит вытеснение металла из их солей.

На основании сделанных наблюдений составить табл. 11.1.

Таблица 11.1

Результаты опытов

Опускаемый металл	Ионы металлов в растворе
	Zn2+	Fe2+	Sn2+	Pb2+	Си2+	Ag+
Zn
Fe
Sn
Pb
Си

Заполнить таблицу данными своих наблюдений, поставив знак (+) под ионами металлов в тех случаях, когда эти металлы вытеснялись из их солей в свободном состоянии при действии тем или другим чистым металлом, и знак (-) в случаях, когда вытеснения не происходило.

Расположить исследованные металлы в порядке убывания их восстановительной активности, выписать их стандартные электродные потенциалы и сравнить соответствие экспериментально составленного вытеснительного ряда металлов ряду напряжений.

Опыт №2. Изготовление гальванического элемента

Из цинковой и медной пластинок и растворов солей этих металлов собрать гальванический элемент по схеме: Zn/Zn²⁺//Cu²⁺/Cu. В батарейный стакан «а» (рис.11.1.) до его объёма налить 1 М раствор соли металла, являющегося анодом, а в батарейный стакан «б» – такой же объём 1 М раствора соли металла, являющегося катодом. Оба стакана соединить U_- образной трубкой, заполненным насыщенным раствором хлорида калия в смеси с агар-агаром. В стакан «а» погрузить анод, а в стакан «б» – катод.

Рис.11.1

Смонтировать гальванический элемент и измерительные приборы по рис. 11.2.

Рис.11.2

Замкнуть цепь и заметить по гальванометру направление тока. Через пять минут после замыкания цепи вольтметром измерить ЭДС работающего гальванического элемента, после чего разомкнуть цепь. Подсчитать теоретическую величину ЭДС элемента и определить перенапряжение.

Величина ЭДС работающего элемента Е всегда меньше, чем рассчитанная по формуле Нернста, вследствие того, что анодный процесс тормозится за счёт накопления на аноде ионов металла и потенциал анода становится более положительным, чем электродный потенциал данного металла; катодный процесс тормозится накоплением избыточных электронов, и потенциал катода становится более отрицательным.

Результаты работы записать в следующем порядке:

- схема гальванической цепи;

- уравнение процесса окисления на аноде;

- уравнение процесса восстановления на катоде;

- теоретическая величина ЭДС работающего элемента;

- суммарное уравнение реакции окисления-восстановления, протекающей

в гальваническом элементе.

Сделать вывод, является ли исследованный гальванический элемент практически поляризующимся.

Опыт №3. Гальванический элемент с водородной деполяризацией Собрать гальванический элемент: Zn/ZnSО₄//H₂SО₄/H₂(Cu)

В батарейный стакан «а» налить до объёма 1 М раствора сульфата цинка и погрузить анод, а в стакан «б» налить такой же объём 1 М раствора серной кислоты и погрузить в него катод. Оба стакана соединить электролитическим ключом (U-образным сифоном). Смонтировать гальванический элемент и приборы по рис. 11.2. Замкнуть цепь и заметить по гальванометру направление тока.

Через пять минут измерить вольтметром ЭДС работающего гальванического элемента, разомкнуть цепь. Подсчитать теоретическую величину ЭДС элемента, имея в виду, что катодом является водородный электрод. Определить величину перенапряжения.

Результаты опыта записать по форме:

- схема гальванической цепи;

- уравнение процесса окисления на аноде;

- уравнение процесса восстановления на катоде;

- теоретическая величина ЭДС;

- ЭДС рабочего элемента;

- величина перенапряжения на катоде;

- суммарное уравнение реакции окисления-восстановления, протекающей в гальваническом элементе. Сделать вывод, является ли исследованный элемент поляризующимся?