Опыт 3. Влияние образования микрогальванических элементов на течение химических процессов.

Российский университет транспорта (МИИТ)

Кафедра «Химия и инженерная экология»

Группа________________ Студент _________________________________________                                                                                        (ФИО студента, дата выполнения)      

                                                                                                        

Преподаватель______________________ Отчёт принят_______________________                                       (ФИО преподавателя)                                                  (Подпись преподавателя, дата)

ОТЧЁТ ПО ЛАБОРАТОРНОЙ РАБОТЕ № 14

Электрохимические процессы. Гальванические элементы

 

Цель работы:

Изучение электрохимической активности металлов в соответствии с их положением в ряду напряжений, определение полюсов гальванического элемента, влияние образования микрогальванических элементов на течение химических процессов.

Необходимые средства

Посуда, оборудование: пробирки, гальванический элемент Даниэля-Якоби.

Реактивы:

Металлы: пластины цинка и железа, медная проволока, гранулы цинка.

Растворы солей и кислот: (CH₃COO)₂Pb, CuSO₄, Al₂(SO₄)₃, NaCl, HCl.

Индикатор: фенолфталеин.

 

Основные теоретические положения

 

Электрохимические процессы – это____________________________________________ ___________________________________________________________________________                                                                    К электрохимическим процессам относятся: ____________________________________

___________________________________________________________________________

При погружении металлической пластины в раствор соли этого металла на границе металл/раствор возникает____________________________________________________

Стандартная величина потенциала металла определяется относительно______________

______________________________________электрода

Потенциал стандартного водородного электрода условно принимается равным ___В, при давлении______кПа, температуре_____К и концентрации потенциалобразующих ионов (С_пои) = ________моль/л.

Металлы располагают в электрохимическом ряду напряжений в порядке ____________ значений стандартных электродных потенциалов.

Выводы по ряду напряжений металлов:

1. Чем ближе к началу ряда напряжений находится металл, тем____________ окисляются его атомы, но ________________восстанавливаются его ионы.

Укажите в каком порядке будут окисляться атомы следующих металлов: Mn, Zn, Ca, Li: _______________________________________________________________

Чем ближе к концу ряда напряжений находится металл, тем_________________ окисляются его атомы, но _____________________восстанавливаются его ионы.

Укажите в каком порядке будут восстанавливаться ионы: Ni²⁺, Ag⁺, Sn²⁺, Cu²⁺.

1. Металл, стоящий _______________вытесняет металл, стоящий_____________ из растворов их солей.

Осуществление каких из нижеперечисленных реакций возможно:

Zn + CdCl₂ →

Zn + Al₂(SO₄)₃ →

Ni + CuSO₄ →

Cu + FeSO₄ →

1. Все металлы, стоящие в ряду напряжений __________ водорода, вытесняют его из кислот, анионы которых не проявляют окислительных свойств (HCl, разбавленная H₂SO₄), а стоящие ниже________________ водород.

Осуществление каких из нижеперечисленных реакций возможно:                 

Fe + H₂SO_{4 разб} →

Сu + HСl →

Ni + HCl  →

Величина потенциала электрода, находящего в нестандартных условиях определяется по формуле ученого ____________________ и имеет вид:

 

Назовите обозначения и единицы измерения всех величин, входящих в эту формулу. 

 

 

Гальванический элемент − это _________________________________________________

___________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________

Электродом называется металлическая пластина, погруженная в раствор ____________

___________________________________________________________________________

Электрод, на котором происходит процесс окисления называется __________________

Электрод, на котором происходит процесс восстановления называется______________

Величина ЭДС рассчитывается по формуле:____________________________________

ЭДС работающего гальванического элемента – величина, имеющая знак ____

При составлении гальванического элемента из двух металлов анод и катод определяются по ряду напряжения металлов.

Металл, стоящий в ряду ____________________− анод, металл, стоящий в ряду ___________ − катод.

Составьте схемы (краткую запись) гальванических элементов, состоящих из следующих металлов в растворах их солей:

никеля и свинца ____________________________________________________________

олова и алюминия __________________________________________________________

Гальванический элемент Даниэля-Якоби состоит из двух электродов:

Катода − пластины металла____________, погруженной в раствор соли_____________

Анода − пластины металла____________, погруженной в раствор соли______________

Катодное и анодное пространства разделены ________________________

При работе гальванического элемента Даниэля-Якоби на электродах идут процессы:

на аноде ________________________________________________________________

на катоде _______________________________________________________________

Электрический ток (поток электронов) во внешней цепи гальванического элемента имеет направление от ______________ к ______________

Краткая запись гальванического элемента Даниэля-Якоби имеет вид

________________________________________

 

Экспериментальная часть

Опыт 1. Сравнение электрохимической активности металлов

В две пробирки налить раствор ацетата свинца и опустить в одну пробирку – цинковую пластинку, в другую – железную. Аналогично цинковую и железную пластины опустить в раствор сульфата меди. Наблюдения записать в таблицу.

№ п/п	Запись химической реакции	Наблюдаемый результат	Причина поведения металла в растворе соли
1.	Zn + (CH3COO)2Pb →
2.	Fe + (CH3COO)2Pb →
3.	Zn + CuSO4→
4.	Fe + CuSO4 →
Способность испытуемых металлов вытеснять друг друга находится в следующей последовательности:

Опыт 2. Определение полюсов гальванического элемента

Собрать гальванический элемент из двух электродов и U-образной трубки с растворами сульфатов цинка и меди. Опустить провода от гальванического элемента в ванночку с раствором соли NaCl, предварительно добавив в ванночку 2-3 капли фенолфталеина.

На отрицательном электроде идет полуреакция:

(-) 2H⁺OH^- + 2 e^- → H₂ + 2OH^-

На положительном электроде (при малой плотности тока) идет полуреакция:

(+) 2Н₂О – 4 e^- → O₂ + 4H⁺

Определить, у какого электрода (медного или цинкового) наблюдается розовое окрашивание раствора с фенолфталеином, свидетельствующее о щелочности среды.

Сделать вывод о знаках электродов:

Цинковый электрод имеет знак ____________

Медный электрод имеет знак _______________

Опыт 3. Влияние образования микрогальванических элементов на течение химических процессов.

В две пробирки поместить по грануле цинка и добавить раствор серной кислоты. В одну из пробирок дополнительно добавить раствор сульфата меди. Наблюдения записать в таблицу.

№ пробирки	Уравнения реакций, происходящих в пробирке	Интенсивность выделения водорода
1	H2SO4 + Zn →
2	H2SO4 + Zn → CuSO4 + Zn→

Интенсивное выделение газа, наблюдается в пробирке №___

Это объясняется образованием микрогальванического элемента, выраженного схемой:______________________________________________________