Экспериментальная часть

Опыт 1. Изучение долговечности металлов в растворах солей с катионами других металлов с использованием электродов для контроля изменения концентрации этих растворов и электродных потенциалов для анализа происходящих явлений. Опыт выполняется в следующем порядке.

1. Получить у преподавателя растворы CaCl₂ и Сd(NO₃)₂ и два неизвестных металла Ме₁ и Ме₂, имеющие значения электродных потенциалов соответственно и _.

2. Замерить исходные концентрации этих растворов, используя Са- и Сd-электроды (согласно инструкции на определение данного иона), и величины электродных потенциалов. Растворы разделить пополам и опустить в каждую половинку по одному из металлов. Перемешать и оставить на 10 мин для протекания реакции, если она возможна.

3. По истечении указанного времени снова замерить концентрации растворов и величины электродных потенциалов. По значению концентраций рассчитать электродные потенциалы Са и Cd в растворе, сравнить с показаниями прибора. Заполнить табл. 3.3.

4. Проанализировать данные, имея в виду, что там, где имеет место падение концентрации раствора исходной соли, происходит процесс окисления (разрушения) вводимого металла, т. е.

φ_{введенного неизвестного металла} < φ_{металла – катиона соли}.

Если концентрация раствора не меняется, то процесса окисления вводимого металла не происходит, т. е.

φ_{введенного металла} > φ_{Ме катиона},

что является условием термодинамической стабильности.

Написать неравенства для каждого случая и ответить, в каком из растворов электрод металла будет термодинамически долговечнее.

Т а б л и ц а 3.3

Результаты исследования активности металлов в растворах солей

Наименование раствора соли	Металлический электрод	Стандартный электродный потенциал, φ0, В	Концентрация ионов металлов Cd2+ и Ca2+ в растворах их солей, моль/л			Величина электродных потенциалов металлов φ
						по показанию приборов			по расчету
			исходная	после введения металла		исходная	после введения металла		исходная	после введения металла
										Ме1	Ме2
				Ме1	Ме2		Ме1	Ме2
Сd(NO3)2	Сd	–0,40
CaCl2	Ca	–2,87

Опыт 2. Изучение долговечности металлов в растворах кислот с использованием рН-метров для измерения концентраций ионов водорода и электродных потенциалов. Опыт выполняется в порядке, приведенном ниже.

1. Получить у преподавателя растворы разных кислот и два неизвестных металла Ме₁ и Ме₂, имеющих соответствующее значение электродных потенциалов и . С помощью рН-метра замерить концентрацию ионов водорода и водородный показатель рН. Затем разделить растворы пополам и опустить в каждую половинку по одному из металлов, перемешать и оставить на 10 мин для протекания реакций, если они возможны.

2. По истечении 10 мин снова измерить концентрацию ионов водорода, величины водородных показателей и рассчитать значения потенциалов. Заполнить табл. 3.4.

3. На основе полученных значений электродных потенциалов сделать вывод и написать неравенства между ( и ) и ( и ). Объяснить окисление тех введенных металлов, которые разрушаются, и долговечность тех, которые не разрушаются (не окисляются). Написать реакции взаимодействия там, где они возможны.

Т а б л и ц а 3.4