- •Министерство образования и науки рф Иркутский государственный технический университет химия
- •Иркутск 2005
- •Оглавление
- •Лабораторная работа 1 основные классы неорганических соединений
- •Выполнение работы
- •Опыт 3. Взаимодействие амфотерных оксидов с кислотами и щелочами
- •Опыт 4. Получение и свойства оснований
- •Опыт 5. Получение основных солей
- •Лабораторная работа 2 определение молярной массы эквивалентов цинка
- •Выполнение работы
- •Данные опыта и результаты расчетов
- •Вычисления
- •Давление насыщенного водяного пара при различных температурах
- •Лабораторная работа 3 определение теплоты реакции нейтрализации
- •Выполнение работы
- •Вычисления
- •Лабораторная работа 4 скорость химической реакции
- •Выполнение работы
- •Опыт 1. Зависимость скорости реакции от концентрации реагирующих веществ
- •Опыт 2. Зависимость скорости реакции от температуры
- •Лабораторная работа 5 химическое равновесие и его смещение
- •Выполнение работы
- •Опыт 1. Влияние концентрации реагирующих веществ
- •На химическое равновесие
- •Для опыта удобно воспользоваться реакцией
- •Опыт 2. Влияние температуры на химическое равновесие
- •Лабораторная работа 6 реакции в растворах электролитов
- •Выполнение работы Опыт 1. Сравнение химической активности кислот
- •Лабораторная работа 7 гидролиз солей
- •Выполнение работы Опыт 1. Реакция среды в растворах различных солей
- •Опыт 2. Смещение равновесия гидролиза при разбавлении раствора
- •Опыт 3. Смещение равновесия гидролиза при изменении температуры
- •Опыт 4. Реакции обмена, сопровождаемые гидролизом
- •Лабораторная работа 8 окислительно-восстановительные реакции
- •П роцесс окисления
- •Выполнение работы
- •Опыт 1. Влияние среды на окислительно-восстановительные реакции
- •Опыт 2. Окислительно-восстановительная двойственность нитрита калия
- •Опыт 3. Реакция диспропорционирования
- •Опыт 4. Внутримолекулярная реакция
- •Лабораторная работа 9 химические свойства металлов
- •Выполнение работы Опыт 1. Взаимодействие металлов с водой
- •Опыт 2. Действие разбавленной и концентрированной серной кислоты на металлы
- •Опыт 3. Действие разбавленной и концентрированной азотной кислоты на металлы
- •Опыт 4. Действие щелочи на металлы
- •Лабораторная работа 10 электролиз
- •Выполнение работы
- •Лабораторная работа 11
- •Выполнение работы Опыт 1. Влияние образования гальванической пары на процесс растворения металла в кислоте
- •Опыт 2. Роль защитной пленки в ослаблении коррозии
- •Опыт 3. Защитные свойства металлических покрытий
- •Список литературы
Выполнение работы
Опыт 1. Электролиз раствора иодида калия
В U-образную трубку налейте приблизительно до половины раствора иодида калия, прибавьте 2-3 капли раствора фенолфталеина. Вставьте в оба колена трубки угольные электроды и подключите прибор к источнику постоянного электрического тока. Наблюдайте окрашивание раствора у катода и анода. Составьте схему электролиза водного раствора иодида калия. Какова реакция раствора у катода и анода.
Опыт 2. Электролиз раствора сульфата натрия
В U-образную трубку налейте раствор сульфата натрия, добавьте несколько капель раствора лакмуса. Включите ток и наблюдайте изменение (через 1-2 мин.) окраски раствора у электродов. Составьте схему электролиза водного раствора сульфата натрия. Какова реакция растворов у катода и анода?
Опыт 3. Электролиз раствора сульфата меди
Налейте в U-образную трубку раствор сульфата меди. Пользуясь угольными электродами, пропускайте ток в течение 4-5 мин. Что выделяется на электродах? Составьте схему электролиза водного раствора сульфата меди.
Опыт 4. Электролиз с растворимым анодом
Присоедините электрод с отложившейся в предыдущем опыте медью к положительному полюсу источника тока, а другой электрод - к отрицательному полюсу, пропускайте электрический ток. Наблюдайте растворение меди с анода. Составьте схему электролиза раствора сульфата меди с медным анодом.
Лабораторная работа 11
КОРРОЗИЯ МЕТАЛЛОВ
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. Электрохимическая коррозия протекает по механизму действия гальванического элемента. На поверхности металла одновременно протекают два процесса:
анодный – окисление металла:
М – nе → Mn+ ,
катодный – восстановление окислителя:
Ox + ne → Red.
Наиболее распространенными окислителями при электрохимической коррозии являются молекулы O2 воздуха и ионы H+ электролита. Восстановление на катоде молекул и ионов протекает по уравнениям:
O2 + 2H2O + 4e = 4OH‾ - в щелочной или нейтральной среде,
2H+ + 2e = H2 - в кислой среде.
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. Покрытие защищаемого металла менее активным металлом называется катодным, например, луженое железо. 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