Экспериментальная часть

Лабораторная работа

«Ионные равновесия в растворах электролитов»

Опыт 1.Влияние природы растворителя на степень диссоциации

1. Налейте в пробирку из капельницы 8…10 капель спиртового раствора хлорида меди (CuCl₂) и прибавьте несколько капель воды до изменения окраски раствора.

Объясните это явление. Какую окраску вызывают ассоциированные ионы, а какую – гидратированные ионы меди?

2. Напишите уравнение диссоциации CuCl₂ с учетом установившегося равновесия. Укажите, в какую сторону сместится ионное равновесие при разбавлении.

Сделайте вывод о том, как влияет природа растворителя на степень диссоциации электролита.

Опыт 2.Влияние одноименного иона на степень диссоциации электролита

1. Возьмите пробирку с водным раствором CuCl₂ и прибавьте к нему из капельницы концентрированной соляной кислоты до изменения окраски раствора. Чем вызвано это изменение?

2. Учитывая результаты первого опыта, определите, как влияет добавление HCl на ионное равновесие в растворе хлорида меди.

Покажите на уравнении диссоциации, в какую сторону смещается равновесие между свободными и ассоциированными ионами в растворе при введении в него одноименного иона.

Сделайте вывод о том, как изменяется степень диссоциации электролита при введении в его раствор одноименного иона.

Опыт 3.Уменьшение степени диссоциации основания при добавлении одноименного катиона

1. Налейте 1/4 объема пробирки дистиллированной воды, прибавьте 1-2 капли индикатора – фенолфталеина и 1 каплю раствора гидроксида аммония NH₄OH.

Что наблюдается? Какие ионы вызывают окрашивание раствора?

Напишите уравнение диссоциации NH₄OH с учетом установившегося равновесия и выражение константы его диссоциации.

2. Прибавляйте кристаллики соли NH₄Cl до обесцвечивания раствора.

Покажите на уравнении диссоциации NH₄OH, в какую сторону смещается равновесие между ионами и молекулами в растворе NH₄OH при введении одноименного иона NH₄⁺.

Опыт 4.Влияние одноименного иона на растворимость соли

1. Налейте 1/4 объема пробирки насыщенного раствора поваренной соли NaCl _{(нас.р-р)}, прибавьте из капельницы концентрированной соляной кислоты. Что наблюдается?

2. Составьте уравнение диссоциации хлорида натрия в насыщенном растворе. Укажите, как смещается ионное равновесие в присутствии одноименных ионов в гетерогенной системе.

Опыт 5.Амфотерные свойства гидроксида алюминия Al(OH)₃

1. Налейте 1/3 пробирки раствора соли алюминия – Al₂(SO₄)₃ и прибавьте несколько капель раствора NH₄OH.

Какое вещество выпадает в осадок? Приведите уравнения реакций в молекулярной и ионной формах.

2. Половину содержимого пробирки перелейте в другую пробирку. После этого в первую пробирку прилейте кислоты (HNO₃), а во вторую – щелочи (NaOH) до растворения осадка.

Приведите уравнения реакций в молекулярной и ионной формах.

3. Напишите уравнение диссоциации гидроксида алюминия Al(OH)₃ по щелочному и кислотному типу и составьте выражения соответствующих констант диссоциации.

Определите, как влияет на установившееся в растворе равновесие прибавление кислоты, щелочи. Как изменяется при этом степень диссоциации Al(OH)₃ по кислотному и щелочному типам?

Опыт 7.Определение рН сильной и слабой кислот

1. С помощью универсальной индикаторной бумаги определите рН раствора соляной кислоты (С_эк = 0,1 моль экв/л) и раствора уксусной кислоты (С_эк = 0,1 моль экв/л).

2. Рассчитайте концентрацию ионов [Н⁺]. Результаты запишите в таблицу:

Концентрация, моль экв/л	Сэк НCl = 0,1	Сэк СH3COOH = 0,1
pH
[H+]

Сделайте вывод о величинах степеней диссоциации в растворах соляной и уксусной кислот.

Напишите уравнения электролитической диссоциации этих кислот.

Опыт 8.Гидролиз солей

Определите рН растворов следующих солей: NaCl, Na₂CO₃, Al₂(SO₄)₃, CH₃COONH₄. Результаты занесите в таблицу:

Соль	рН	Соль	рН
NaCl		Al2(SO4)3
Na2CO3		CH3COONH4

Напишите в молекулярной и ионно-молекулярных формах уравнения гидролиза указанных солей.

Сделайте вывод о том, какие соли подвергаются гидролизу.

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА

«Коррозия и защита металлов»

Опыт 1. Влияние образования гальванических элементов на коррозию металлов

1. В пробирку с разбавленной серной кислотой поместите кусочек цинка. Наблюдайте скорость выделения водорода.

2. Прикоснитесь к цинку, находящемуся в пробирке с H₂SO₄, медной палочкой. Объясните, почему интенсивность выделения водорода при контакте с медью больше, чем в отсутствии меди.

Укажите место выделения водорода. Приведите схему образующегося гальванического элемента.

На основании проделанного опыта сделайте вывод о том, какое влияние на коррозию металла оказывает его контакт с другими металлами.

3. В две пробирки налейте одинаковое количество разбавленной серной кислоты и в одну из них добавьте 1-2 капли раствора CuSO₄. В обе пробирки поместите по таблетке цинка.

Укажите, в каком случае наблюдается наиболее интенсивное выделение водорода?

При помещении Zn в сложный электролит (H₂SO₄+CuSO₄) происходит образование микрогальванических элементов Zn/ZnSO₄½H₂SO₄½2H⁺/H₂ (Cu).

Эксперимент
Металлы	Zn	Zn/Cu	Zn
Электролиты	H2SO4	H2SO4	H2SO4+CuSО4
Наблюдаемые явления
Ионно-электронные схемы процесса

Укажите, какая химическая реакция приводит к образованию меди во второй пробирке?

Приведите схемы образующихся микрогальванических элементов.

Результаты опыта оформите в виде таблицы и ответов на вопросы.

Опыт 2. Коррозия луженого и оцинкованного железа

1. Качественная реакция на ион [Fe²⁺]. В пробирку налейте несколько капель раствора сульфата железа (II) и добавить 1-2 капли раствора К₃[Fe(CN)₆].

Появление синего окрашивания обусловлено реакцией:

3Fe2+ + 2Fe [(CN)6]3- = Fe3[ Fe(CN)6]2,
	турнбуллева синь

с образованием образуется турнбуллевой сини.

2. Налейте в химический стакан 100 мл воды, добавьте 3-4 капли разбавленной серной кислоты и такое же количество раствора К₃[Fe(CN)₆]. Раствор перемешайте и разлейте поровну в две фарфоровые чашки. В одну из них поместите пластинку оцинкованного железа (Fe/Zn), в другую – железную пластинку с наплавленным кусочком олова (Fe/Sn).

Заметьте время от погружения пластинок до появления синего окрашивания.

Результаты опыта оформите в виде таблицы и ответов на вопросы.

Электролит	H2SO4
Fe/ металл покрытия	Fe/Zn	Fe/Sn
Наблюдаемые явления
Ионно-электронные схемы процессов

Объясните, почему при контакте железа с цинком скорость коррозии ниже, чем при его контакте с оловом.

Укажите направление перехода электронов в парах Fe/Zn и Fe/Sn. На каком металле в обоих случаях происходит выделение водорода?

Приведите схемы образующихся гальванических элементов. Укажите, какое покрытие для железа является анодным, а какое –катодным?

На основании проделанных опытов сделайте вывод о том, что происходит с металлом (Fe) после нарушения анодного и катодного покрытий.

Опыт 3. Коррозия железа в результате различного доступа кислорода

На обезжиренную сухую железную пластинку поместите каплю специального реактива, содержащего 3%-ный раствор NaCl, к которому добавлен K₃ [Fe(CN)₆] и фенолфталеин.

Раствор NaCl – среда, в которой протекает коррозия железа; K₃ [Fe(CN)₆] – реактив на ион [Fe²⁺]; фенолфталеин – индикатор, цвет которого меняется на малиновый в щелочной среде.

Изучите изменение окраски в центре капли и по ее окружности. Коррозия железа вызвана неоднородностью коррозионной среды, обусловленной в данном случае неравномерной аэрацией капли (неодинаковым доступом воздуха к ее различным слоям).

В образующемся коррозионном микрогальваническом элементе центральная часть смоченной поверхности металла является анодным участком, а периферическая (в виде кольца малинового цвета) – катодным.

Анодные участки подвергаются разрушению (появление синего окрашивания обусловлено образованием турнбуллевой сини).

На катодных участках протекает процесс восстановления растворенного кислорода.

Приведите уравнения реакций электродных процессов и схему образующегося коррозионного микрогальванического элемента.

Опыт 4. Влияние хлорид - ионов на коррозию алюминия

1. В две пробирки поместите 1-2 кусочка алюминия и добавьте в одну из пробирок 2-3 мл раствора CuSO₄, в другую – CuCl₂ той же концентрации.

Убедитесь в том, что отношение Al к растворам взятых солей различно.

2. В пробирку, содержащую CuSO₄, добавьте небольшое количество кристаллической соли NaCl. Что наблюдается?

Результаты опыта оформите в виде таблицы и ответов на вопросы.

Металл	Al
Электролит	CuSO4	CuCl2	CuSO4 + NaClкр.
Наблюдаемые явления
Ионно-электронные схемы процесса

На основании значений стандартных электродных потенциалов Al и Cu определите возможность протекания реакции:

Al + CuSO₄ .

Объясните, почему результаты опыта не согласуются с теоретическими выводами?

Учитывая, что анион Cl^- является активатором и способствует разрушению оксидных пленок, объясните, в результате образования каких микрогальванических элементов происходит коррозия Al. Приведите ионно-электронные уравнения окислительно-восстановительных процессов и схемы образующихся при коррозии Al микрогальванических элементов (коррозия протекает с выделением водорода на катодных участках, объясните почему?).

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ