2.Экспериментальная часть
Приборы и реактивы: В- образная трубка, угольные электроды,прибор для электролиза, фенолфталеин,иодид калия,сульфат натрия, сульфат меди.
Опыт 1. Электролиз раствора иодида калия
1.В U-образную трубку налейте приблизительно до половины раствора иодида калия, прибавьте 2-3 капли раствора фенолфталеина.
2. Вставьте в оба колена трубки угольные электроды и подключите прибор к источнику постоянного электрического тока. Наблюдайте окрашивание раствора у катода и анода.
3.Составьте схему электролиза водного раствора иодида калия. Какова реакция раствора у катода и анода.
Вывод:
Опыт 2. Электролиз раствора сульфата натрия
1.В U-образную трубку налейте раствор сульфата натрия, добавьте несколько капель раствора лакмуса.
2. Включите ток и наблюдайте изменение (через 1-2 мин.) окраски раствора у электродов.
3.Составьте схему электролиза водного раствора сульфата натрия. Какова реакция растворов у катода и анода?
Вывод:
Опыт 3. Электролиз раствора сульфата меди
1.Налейте в U-образную трубку раствор сульфата меди. Пользуясь угольными электродами, пропускайте ток в течение 4-5 мин. Что выделяется на электродах?
2. Составьте схему электролиза водного раствора сульфата меди.
Вывод:
Опыт 4. Электролиз с растворимым анодом
1.Присоедините электрод с отложившейся в предыдущем опыте медью к положительному полюсу источника тока, а другой электрод - к отрицательному полюсу, пропускайте электрический ток.
2. Наблюдайте растворение меди с анода. Составьте схему электролиза раствора сульфата меди с медным анодом.
Вывод:
Упражнения.
1.При электролизе 1л раствора хлорида меди (II) на катоде выделилась медь массой 12,7г. Вычислите объем газа (н.у.), выделившегося на аноде, если плотность раствора близка к 1 г/мл.
2.При электролизе водного раствора нитрата серебра (I) на аноде выделилось 13,44л кислорода (н.у.). Определите массу выделившегося на катоде серебра, если выход серебра составил 90% от теоретически возможного, а выход кислорода – количественный.
3.При электролизе водного раствора хлорида цинка на катоде выделился цинк массой 68,25г, а на аноде – хлор объемом 28,22л (н.у.). Определите выход цинка, если выход хлора составил 90% от теоретически возможного.
4.Определите массу медного купороса, помещенного в электролизёр, если при электролизе его водного раствора выделился кислород объемом 5,71 (н.у.), выход которого ставил 85% от теоретически возможного.
Лабораторная работа 9 коррозия металлов
Цель работы: изучить:
- процессы химической и электрохимической коррозии металлов;
- влияние реакции среды на коррозию железа;
- способы защиты металлов от коррозии.
1.Теоретическая часть.
Коррозией называется самопроизвольное разрушение металлов под воздействием окружающей среды. Коррозия представляет собой окислительно-восстановительный гетерогенный процесс, происходящий на поверхности раздела фаз. По механизму протекания коррозионного процесса различают химическую и электрохимическую коррозию.
Химической коррозией называется окисление металла, не сопровождающееся возникновением электрического тока в системе. Такой механизм наблюдается при взаимодействии металлов с агрессивными газами при высокой температуре (газовая коррозия) и с органическими жидкими неэлектролитами (коррозия в неэлектролитах).
Электрохимической коррозией называется разрушение металла в среде электролита, сопровождающееся возникновением внутри системы электрического тока. Металлы, применяемые в технике, содержат примеси других металлов, поэтому при соприкосновении с раствором электролита на их поверхности образуется большое количество непрерывно действующих микрогальванических элементов. Разрушается более активный металл. Например, при контакте железа с медью в растворе электролита - соляной кислоты - возникает гальванический элемент
(анод) Fe | HCl | Cu (катод)
и происходит электрохимическая коррозия.
На аноде происходит процесс окисления:
Fe - 2e = Fe2+
На катоде - процесс восстановления:
2H+ + 2e = H2
В результате железо разрушается в месте контакта, а на меди выделяется водород.
При контакте железа с медью во влажном воздухе образуется гальванический элемент
Fe | H2O,О2 | Cu
и процесс коррозии выражается уравнениями:
на аноде: Fe - 2e = Fe2+
н
а
катоде: O2
+ H2O
+ 4e
= 4OH-
2Fe + O2 + 2H2O = 2Fe(OH)2
Под влиянием кислорода воздуха гидроксид железа (II) окисляется по уравнению: 4Fe(OH)2 + O2 + 2H2O = 4Fe(OH)3
Методы защиты металлов от коррозии весьма разнообразны. Важнейшими являются защитные покрытия металлов, легирование металлов, изменение свойств коррозионной среды, электрохимическая защита. Защитные покрытия изолируют металл от внешней среды и могут быть неметаллическими (лаки, краски, эмали) и металлическими. Различают катодные и анодные металлические покрытия.
1. Покрытие защищаемого металла менее активным металлом называется катодным, например, луженое железо.
2.Покрытие защищаемого металла более активным называется анодным, например, оцинкованное железо. В случае нарушения целостности покрытий и наличия раствора электролита разрушается более активный металл. Так, в случае хромированного железа будет разрушаться хром:
Cr | HCl | Fe
на аноде: Cr - 3e = Cr3+
на катоде: 2H+ + 2e = H2
В случае никелированного железа разрушается железо:
Fe | HCl | Ni
на аноде: Fe - 2e = Fe2+
на катоде: 2H+ + 2e = H2