Порядок выполнения работы

 

Опыт 1. Электролиз раствора иодида калия с нерастворимым

   анодом

 

В электролизер, представляющий собой U-образную стеклянную трубку, налейте раствор иодида калия, опустите в него угольные электроды и включите напряжение. Через 2-3 минуты отключите напряжение. Наблюдайте на одном из электродов образование иода, а на другом - выделение газа и образование щёлочи (добавлением в это колено электролизёра нескольких капель фенолфталеина). Образовавшийся иод идентифицируйте добавлением нескольких капель крахмала. После отключения источника постоянного напряжения электроды выньте из электролизёра и промойте. Опишите наблюдения и составьте уравнения реакций, протекающих на электродах.

 

Опыт 2. Электролиз   раствора сульфата натрия с

   нерастворимым анодом

 

В U-образный стеклянный электролизёр налейте раствор сульфата натрия. В оба колена электролизёра добавьте по 2-3 капли метилоранжа, опустите в него угольные электроды и включите напряжение. По мере течения опыта наблюдайте за изменением окраски метилоранжа и выделением газа на электродах. Опишите наблюдения и составьте уравнения реакций на электродах. Объясните изменение окраски метилоранжа в одном колене на жёлтую, а в другом - на красную.

 

Опыт 3. Электролиз раствора хлорида меди с угольными

          электродами

 

В стеклянный U-образный электролизёр налейте раствор хлорида меди, опустите электроды и включите напряжение. Через 3 минуты, отключив электроды от источника постоянного напряжения, извлеките их из раствора. На одном из электродов должен образоваться налет выделившейся меди. Около другого электрода должна изменяться окраска раствора с голубой на зеленоватую вследствие выделения хлора. Выделившийся хлор идентифицируйте добавлением к раствору 2-3 капель иодо-крахмального раствора. Опишите процессы, протекающие на катоде и аноде, и действие иодо-крахмального раствора (раствора иодида калия и крахмала).

 

Опыт 4. Коррозия при контакте двух различных металлов в

          кислой среде

 

Налейте в пробирку раствор серной кислоты (с_э = 0,01 моль/л) и поместите в него поочередно цинковую и медную пластинки. На какой пластинке происходит выделение пузырьков газа? Какой газ выделяется? Затем соедините пластины винтом и опустите их в раствор. Наблюдайте выделение пузырьков газа на обеих пластинах. Объясните результат опыта, составьте схему образовавшейся гальванической пары и напишите уравнения реакций, протекающих на электродах.

 

 

Опыт 5.    Протекторная защита металлов от коррозии

 

Составьте коррозионную гальваническую пару из зачищенных наждаком стальной и медной пластин, скрепив их винтом, и опустите её в пробирку с раствором серной кислоты (с_э = 0,01 моль/л). Наблюдайте выделение пузырьков водорода на медной пластине. Через 1-2 минуты определите наличие в растворе ионов Fe²⁺ добавлением 3-4 капель раствора красной кровяной соли к 1-2 мл раствора. Опишите наблюдения и объясните их. Составьте уравнения реакций анодного и катодного процессов.

Тщательно промыв пластины, присоедините к ним в качестве протектора цинковую пластину и повторите опыт. Через 1-2 минуты выньте пластины из раствора и проведите качественную реакцию на ионы Fe²⁺ раствором красной кровяной соли (К₃ [Fe (CN)₆]). Составьте схему протекторной защиты, напишите уравнения реакций, протекающих на электродах, и объясните изменение цвета раствора.

 

Опыт 6. Катодная защита

 

Присоедините угольный электрод к положительному полюсу источника постоянного напряжения, а железный электрод - к отрицательному. Подайте на электроды напряжение. Погрузите их в раствор серной кислоты (с_э < 1 моль/л) и наблюдайте выделение газа на обоих электродах. Через 2-3 минуты выньте электроды из раствора и отключите напряжение. Для сравнения на такое же время погрузите в раствор серной кислоты другой железный электрод, не подключенный к источнику напряжения. Проведите качественную реакцию на наличие ионов Fe²⁺ в обоих растворах. Опишите наблюдения и объясните их. Подтвердите объяснения уравнениями реакций, протекающих на электродах.

 

Контрольные вопросы

1. Как устроен гальванический элемент?

2. Какое уравнение выражает связь между термодинамическими функциями реакций и ЭДС гальванических элементов?

3. Как устроен стандартный водородный электрод?

4. Какие факторы влияют на потенциал металлического электрода?

5. Какие факторы влияют на потенциал газового электрода?

6. Как измерить ЭДС гальванического элемента?

7. От каких факторов зависит ЭДС гальванического элемента?

8. Описать работу гальванического элемента, электродами которого являются цинковые пластины, опущенные в растворы соли цинка. При каком условии такой элемент будет работать?

9. Составить схемы двух гальванических элементов, в одном из которых никель будет анодом, а в другом - катодом. Вычислите ЭДС этих элементов.

10. Что называют электролизом?

11. Какова последовательность электродных процессов на катоде электролизера?

12. Какова последовательность электродных процессов на аноде электролизера?

13. Что такое выход по току и от каких факторов он зависит?

14. Рассмотрите электродные процессы на примерах электролиза водных растворов нитрата натрия и хлорида калия с нерастворимыми анодами.

15. Какие вещества можно получить при электролизе раствора и расплава хлорида натрия?

16. Законы Фарадея.

17. Электрохимический эквивалент.

18. Связь химического и электрохимического эквивалентов.

19. Число Фарадея.

20. Коррозия металлов.

21. Химическая и электрохимическая коррозия.

22. Механизм электрохимической коррозии.

23. Коррозия металлов с кислородной и водородной деполяризацией. Пример: коррозия луженого железа в кислой и нейтральной средах. Причины возникновения коррозии.

24. Методы защиты металлов от коррозии.

25. Механизмы протекторной и катодной защиты.

26. Какие защитные покрытия вам известны и какими методами их получают?

27. Как изменяют коррозионную среду для снижения скорости коррозионного процесса?

[1] ) Значения относительной электроотрицательности (ОЭО) некоторых элементов:

  F O N Cl Br C S  I Se H P As    … Cs

4,0 3,5 3,0 3,0  2,8 2,5 2,5 2,4 2,4 2,1 2,1 2,0 … 0,7