Опыт 1. Медно - цинковый гальванический элемент
В два микростакана налейте 1М растворы: в первый – раствор ZnSO4 и туда же поместите зачищенный цинковый электрод, во второй – раствор CuSO4 с помещенным в него зачищенным медным электродом. Гальванометр, встроенный в цепь, покажет наличие электрического тока. Опыт повторите с концентрацией раствора в катодной области 0,1 М.
Опыт 2. Гальванический элемент Вольта
Соберите такую же схему, что и в опыте 1, но в качестве катодного раствора используйте 1М раствор H2SO4. Замкните внутреннюю цепь, используя гальванический мостик, и убедитесь в наличии электрического тока во внешней цепи.
Опыт 3. Электролиз водного раствора сульфата натрия
Вэлектролизер налейте раствор Na2SO4, поместите в него угольные электроды, подключенные к источнику электрического тока (выпрямителю от сети). В катодное пространство электролизера добавьте несколько капель фенолфталеина ивключите выпрямитель. Опишите наблюдения. Какие процессы на катоде и аноде протекают приэлектролизе раствора сульфата натрия?
Опыт 4. Электролиз водного раствора йодистого калия
В электролизер налейте раствор KI и поместите в него угольные электроды. Пропустите через систему электрический ток. Что наблюдаете?
Опыт 5. Электролиз раствора серной кислоты с активным анодом
В электролизер поместите 2М раствор серной кислоты. В качестве катода используйте угольный электрод, а анода – медный. Включите выпрямитель. Какие процессы протекают на электродах? Что наблюдаете?
Форма отчета по лабораторной работе
«Электрохимические процессы»
Цель работы: знакомство с электрохимическими процессами на примере работы гальванических элементов и электролиза водных растворов.
Краткие теоретические основы работы
Электрохимический (окислительно-восстановительный) процесс
___________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
Потенциал электрода_________________________________________
обусловлен_______________________________________________________
___________________________________________________________________________________________________________________________________
ЭДС окислительно-восстановительной реакции
__________________________________________________________________
Катод________________________________________________________
Анод_________________________________________________________
Гальванический элемент
_________________________________________________________________________________________________________________________________
Взаимосвязь ЭДС элемента и свободной энергии Гиббса
__________________________________________________________________
Электролиз
___________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
При электролизе на катоде наиболее вероятен процесс, которому отвечает_____________________ электродный потенциал окислителя, а на аноде – процесс с ________________________ электродным потенциалом восстановителя
Опыт 1. Медно - цинковый гальванический элемент
Стандартные потенциалы окислительно-восстановительных систем:
__________________________________________________________________
Электрохимическая схема элемента____________________________________
Анод ___________________________, катод ____________________________
Реакции, протекающие на электродах:
Анод_____________________________________________________________
Катод_____________________________________________________________
Токообразующая реакция в ионном виде:_______________________________
Равновесные значения потенциалов электродов________ __________________________________________________________________
__________________________________________________________________
Расчетная ЭДС элемента_____________________________________________
Наблюдения:_________________________________________________________________________________________________________________________
Вывод:
___________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
Опыт 2. Гальванический элемент Вольта
Стандартные потенциалы окислительно-восстановительных систем:
__________________________________________________________________
Электрохимическая схема элемента___________________________________
Анод __________________________ Катод ____________________________
Реакции, протекающие на электродах:
Анод ____________________________________________________________
Катод____________________________________________________________
Токообразующая реакция в ионном виде:______________________________
Равновесные значения потенциалов электродов_____________________ __________________________________________________________________
Расчетная ЭДС элемента_____________________________________________
Наблюдения:_________________________________________________________________________________________________________________________
Вывод:
___________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
Опыт 3. Электролиз водного раствора сульфата натрия
Уравнение диссоциации соли:
________________________________________________________________
Схема электролиза:
| Катод (–) | Анод (+) |
Наиболее вероятный восстановитель:_________________________________
Наиболее вероятный окислитель:_____________________________________
Электродные процессы.
К: _______________________________________________________________
А:_______________________________________________________________
Продукты электролиза:_____________________________________________
Наблюдения:__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
Вывод:
______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
Опыт 4. Электролиз водного раствора йодистого калия
Уравнение диссоциации соли:
________________________________________________________________
Схема электролиза:
| Катод (–) | Анод (+) |
Наиболее вероятный восстановитель:_________________________________
Наиболее вероятный окислитель:_____________________________________
Электродные процессы:
К: _______________________________________________________________
А:_______________________________________________________________
Продукты электролиза:_____________________________________________
Наблюдения:__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
Вывод:
______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
Опыт 5. Электролиз раствора серной кислоты с активным анодом.
Уравнение диссоциации кислоты:
________________________________________________________________
Схема электролиза:
| Катод (–) | Анод (+) |
Наиболее вероятный восстановитель:__________________________________
Наиболее вероятный окислитель:______________________________________
Электродные процессы:
К: ________________________________________________________________
А:________________________________________________________________
Продукты электролиза:______________________________________________
Наблюдения:___________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
Вывод:
Лабораторная работа № 7. Коррозия металлов (2 часа)
Цель работы: изучение важнейших процессов, протекающих при коррозии металлов; защита металлов от коррозии.
Теоретические основы работы
Коррозия как процесс самопроизвольный, протекает одновременно по всем возможным механизмам. Микроэлемент может возникнуть в любой точке изделия: достаточно попадания капли раствора на место соприкосновения двух металлов.
При электрохимической коррозии одни участки поверхности металла служат анодами, другие – катодами. Роль анода выполняет более активный металл, имеющий меньшую величину электродного потенциала. На анодных участках происходит окисление металла и электроны перемещаются на катодные участки, где происходит деполяризация окислителя агрессивной среды. Наиболее часто встречаются катодные процессы, связанные с деполяризацией кислорода (схемы 1 и 2) или ионов водорода, (схема 3) в зависимости от значения рH среды.
О2 + 2Н2О + 4е = 4ОН-, (1)
О2 + 4Н+ + 4е = 2Н2О (2)
2Н+ + 2е = Н2, (3).
Контрольные вопросы и задания:
1. Каковы особенности электрохимической коррозии? В чем ее отличие от химической коррозии? Какую роль играют оксидные пленки в поведении металлов Zn, Cr, Fe?
2. Сравните химическую стойкость железа в контактах с алюминием и оловом.
3. Алюминиевая деталь находится в постоянном контакте с медным токопроводом в условиях повышенной влажности в воздушной среде. Определите анод и катод, напишите электродные процессы.
4. В поверхностном слое стальной отливки находятся вкрапления углерода. Рассмотрите электродные процессы, протекающие в ходе коррозии изделия в нейтральной и кислой среде.