Электролиз раствора иодида калия
В электролизер налейте раствор иодида калия (KI) и в оба колена U-образной стеклянной трубки добавьте 1 - 2 капли фенолфталеина. Опустите в оба колена трубки графитовые электроды и включите постоянный ток.
Какие видимые процессы, изменения происходят у катода и анода?
1. Напишите уравнения катодного и анодного процессов.
2. Объясните, почему окрасились растворы в катодном и анодном пространствах.
Электролиз раствора сульфата натрия
В электролизер налейте раствор сульфата натрия и, добавив 1 - 2 капли нейтрального раствора лакмуса, включите постоянный ток.
Какие видимые изменения происходят у катода и анода?
1. Напишите уравнения катодного и анодного процессов, протекающих при электролизе сульфата натрия. Какие вещества выделяются на катоде и аноде?
2. Объясните изменение окраски лакмуса в катодном и анодном пространствах.
Электролиз раствора сульфата меди (II)
В электролизер налейте раствор сульфата меди (II). Пользуясь угольными электродами, пропускать ток в течении 4 - 5 минут.
Составьте схему электролиза раствора сернокислой меди.
Электролиз раствора сульфата меди (II)
С растворимым анодом
Присоединив электрод с отложившейся в предыдущем опыте медью к положительному полюсу источника тока, а другой электрод – к отрицательному полюсу, пропускайте электрический ток.
Отметьте растворение меди с анода.
Составьте схему электролиза водного раствора сульфата меди (II) при медном аноде.
Сделайте выводы для данных опытов.
Контрольные вопросы
1. Какая химическая реакция называется электролизом?
2. На каком электроде при электролизе происходит процесс восстановления? Процесс окисления?
3. Чем определяется последовательность восстановления катионов при электролизе?
4. В каких случаях на катоде восстанавливаются катионы металлов? В каких случаях на катоде восстанавливается вода?
5. Какие металлы нельзя получить электролизом водных растворов их солей?
6. В какой последовательности окисляются при электролизе частицы на аноде?
7. В каких случаях при электролизе водных растворов на аноде окисляется вода? Какие продукты при этом образуются?
8. Какой металл нельзя получить электролизом водного раствора соли?
1. Zn; 2. Cu; 3. Ag; 4. Ca; 5. Pb
9. При электролизе водного раствора соли на электродах выделяются водород и кислород. Раствор какой соли подвергается электролизу?
1. NaCl; 2. CaBr2; 3. NaClO4; 4. CuSO4; 5. CuCl2
10. Написать уравнение электродных процессов, происходящих при электролизе водного раствора сульфата меди с графитовыми электродами. Указать продукты электролиза.
11. При электролизе водного раствора какой соли на инертных электродах выделяются водород и кислород?
1. KCl; 2. KClO4; 3. FeCl2; 4. FeCl3; 5. FeSO4
Лабораторная работа № 12.
КОРРОЗИЯ МЕТАЛЛОВ
Цель работы: исследование процессов коррозии металлов и способов защиты от нее.
Электрохимическая коррозия металлов
ОПЫТ 1.1. Коррозия, возникающая при контакте двух металлов
Налить в пробирку 12 - 15 капель соляной кислоты и опустить кусочек химически чистого цинка. Выдержать 3 - 5 минут, отметить с какой интенсивностью происходит выделение водорода, затем коснуться цинка медной проволочкой.
Где выделяется водород? В каком случае процесс коррозии протекает быстрее? Дать объяснение наблюдаемым явлениям. Составить схему коррозионного процесса.
ОПЫТ 1.2. Образование микрогальванопар
Налить в две пробирки по 10 - 15 капель 0,1н раствора серной кислоты. В одну из пробирок добавить 3 - 4 капли раствора сульфата меди. Затем в обе пробирки опустить по кусочку химически чистого цинка. Отметить и объяснить различную интенсивность реакции.
ОПЫТ 1.3. Влияние анионов на скорость коррозии металлов
В две пробирки налить по 10 - 15 капель раствора сульфата меди и поместить по кусочку алюминия. Затем в одну пробирку бросить несколько кристалликов хлорида натрия. Что наблюдается?
Написать уравнения протекающих процессов. Какой из анионов – сульфат-ион или хлорид-ион – является более коррозийно-агрессивным по отношению к металлическому алюминию?
Ащита металлов от коррозии
ОПЫТ 2.1. Анодные и катодные покрытия
В две пробирки налить половину их объема дистиллированной воды и добавить по 2 - 3 капли 2н раствора серной кислоты, по одной капле 0,5н раствора гексацианоферрата (III) калия (красной кровяной соли) K3[Fe(CN)6]. Растворы перемешать.
Красная кровяная соль K3[Fe(CN)6] является реактивом на ионы Fe2+. В результате реакции образуется турнбуллева синь.
На пластинках оцинкованного и луженого железа сделать глубокие царапины.
В одну из пробирок опустить пластинку оцинкованного железа, а в другую – луженого. Какая из пластинок подвергается коррозии? Дать объяснение наблюдаемым явлениям.
Составить схемы коррозионных процессов.
ОПЫТ 2.2. Оксидирование железа
Железную пластинку зачистить наждачной бумагой, промыть, погружая сначала на 1 - 2 минуты в пробирку с раствором соляной кислоты, а затем, в пробирку с дистиллированной водой. В коническую колбу на половину объема налить раствор для оксидирования (в 1 литре воды содержится 600 г едкого натра и 60 г нитрита), опустить туда железную пластинку и нагревать на электроплитке до кипения.
Через 3 минуты после начала кипения вынуть пластинку из раствора, отметить ее цвет и снова погрузить в раствор. Осмотр повторить через 5 и через 10 минут от начала кипения, отмечая изменение цвета поверхности. Объяснить наблюдаемые явления. По окончании опыта пластинку зачистить наждачной бумагой.
ОПЫТ 2.3. Протекторная защита
В две пробирки налить по 10 - 12 капель 0,4н раствора уксусной кислоты и добавить по 2 капли иодида калия. В одну пробирку поместить свинец в контакте с цинком, в другую – только свинец. Где и почему быстрее появится желтое окрашивание, связанное с образованием иодида свинца?
Составить схему действия гальванопары.
ОПЫТ 2.4. Замедление коррозии при помощи ингибитора
В две пробирки налить в половину их объема раствор соляной кислоты. Внести в каждую немного алюминиевой стружки и нагреть. После интенсивного выделения водорода добавить в одну из пробирок уротропин. Объяснить наблюдаемые явления.
По проделанным опытам и наблюдениям сделать соответствующие выводы.
Контрольные вопросы
1. Что такое электрохимическая коррозия металлов?
2. Какое влияние на коррозию металлов оказывает образование микрогальванопар на поверхности металла?
3. Какие важные способы защиты металлов от коррозии применяются в народном хозяйстве?
4. Привести примеры анодных и катодных покрытий для железа.
5. Какой процесс называется оксидированием?
4. В чем сущность электрохимической защиты металлов от коррозии?
5. Что такое ингибиторы? В каких случаях их применяют?
Лабораторная работа № 13.
БЕРИЛЛИЙ. МАГНИЙ
Цель работы: изучение кислотно-основных и окислительно-восстановительных свойств соединений бериллия, магния, способов их получения и взаимных превращений, а также исследования отношения к воде, к кислотам металлического магния.
ОПЫТ 1. Получение и свойства гидроксида бериллия
В две пробирки налейте по 7 - 8 капель соли бериллия. В каждую пробирку добавьте раствор аммиака или щелочи до образования осадка. Какова структура осадка – аморфная или студенистая?
Испытайте отношение полученного гидроксида бериллия к соляной кислоте и к избытку раствора щелочи. В одну пробирку добавьте раствор соляной кислоты, в другую – раствор щелочи.
Составьте уравнения происходящих реакций, сделайте вывод о свойствах гидроксида бериллия.
ОПЫТ 2. Гидролиз соли бериллия в присутствии карбоната натрия
К 2 - 3 каплям водного раствора соли бериллия добавить раствор карбоната натрия до образования осадка гидроксокарбоната бериллия. Объяснить, почему не образуется карбонат бериллия.
Написать молекулярное и ионное уравнения реакции гидролиза соли бериллия в присутствии карбоната натрия.
ОПЫТ 3. Восстановительные свойства магния
В металлическую ложечку насыпать немного порошка магния и накалить на спиртовке. Как только магний загорится, спиртовку следует убрать. После охлаждения ложечки с продуктами горения магния подействовать на них несколькими каплями воды. Определить по запаху, какой газ выделяется при этом. Что представляет из себя осадок? С какими составными частями воздуха вступает во взаимодействие магний?
Написать уравнения реакций горения магния на воздухе и взаимодействия продуктов горения с водой.
ОПЫТ 4. Действие воды на магний в зависимости от условий реакции
В две пробирки насыпать небольшое количество порошка магния и налить воды. Реагирует ли магний с водой при комнатной температуре? Осторожно подогрейте содержимое одной пробирки на спиртовке. Что наблюдается? По окончании реакции к полученному раствору добавьте одну каплю фенолфталеина. Образование каких ионов в растворе подтверждает изменение окраски фенолфталеина?
К содержимому другой пробирки добавьте, перемешивая содержимое, избыток раствора хлорида аммония. Происходит бурное растворение магния, так как хлорид аммония способствует растворению оксидной пленки, находящейся па поверхности магнии.
Напишите уравнения реакций.
ОПЫТ 5. Взаимодействия магния с кислотами
В три пробирки налейте по 2 - 3 капли растворов соляной, серной и азотной кислот. В каждую пробирку внести небольшое количество порошка магния. Что происходит с магнием? Какой газ выделяется? Написать уравнения реакций.
ОПЫТ 6. Получение и свойства гидроксида магния
В три пробирки налейте 2 - 3 капли раствора сульфата магния и в каждую из них добавьте 3 капли раствора щелочи. В одну из пробирок, помешивая содержимое, прибавьте по каплям соляной кислоты до полного растворения осадка. В другой пробирке таким же способом растворите осадок Mg(OH)2 в избытке хлорида аммония, в третью добавьте избыток щелочи. Объясните происходящие явления. Какими свойствами обладает гидроксид магния? Напишите уравнения реакций.
ОПЫТ 7. Маркировочная реакция на магний
Поверхность сплава магния зачистить наждачной бумагой, промыть водой и протереть фильтровальной бумагой. Затем нанести 2 - 3 капли соляной кислоты. Через 1 - 2 минуты раствор снять с поверхности металла фильтровальной бумагой. На обработанную поверхность сплава нанести две капли 3%-ного раствора сульфата железа (III). Что наблюдается? Объяснить причину выделения газа.
Написать уравнения протекающих реакций в молекулярной и ионной формах.
Контрольные вопросы
1. Предложите способы обнаружения и разделения катионов бериллия и магния, находящихся вместе в растворе. Ответ поясните уравнениями соответствующих реакций.
2. К равным объемам 0,1 М растворов солей бериллия, магния и кальция в отдельных стаканах приливают избыток раствора гидроксида аммония. Не прибегая к расчету, укажите, в каком из стаканов формульное количество осадка будет больше. Ответ поясните.
3. Составьте уравнения реакций, которые необходимо провести для осуществления следующих превращений:
Be ® ВеО ® ВеСl2 ® Ве(ОН)2 ® тетрагидроксобериллат натрия ® Na2ВеО2.
Mg ® MgO ® MgCO3 ® Mg(HCO3)2 ® Mg(OH)2 ® гидроксохлорид магния.
4. Почему карбонаты магния и кальция растворяются в природной воде? Ответ поясните соответствующими уравнениями реакций.
Лабораторная работа № 14.
ЖЕЛЕЗО. КОБАЛЬТ. НИКЕЛЬ.
Цель работы: изучить кислотно-основные и окислительно-восстановительные свойства соединений железа, кобальта и никеля со степенью окисления +2 и +3, а также реакции комплексообразования и отношение железа к кислотам.
ОПЫТ 1. Взаимодействие железа с разбавленными кислотами
В три пробирки налить разбавленные растворы соляной, серной и азотной кислот. В каждую пробирку поместить немного металлического железа. Отметить, как протекают реакции при комнатной температуре, какие газы выделяются?
Написать уравнения реакции и сделать вывод об отношении железа к кислотам.
ОПЫТ 2. Получение гидроксида железа (II) и исследование его свойств
Поместить в пробирку несколько кристалликов сульфата железа (II), прибавить 10 - 15 капель дистиллированной воды и в полученный раствор влить по каплям немного раствора щёлочи. Отметить цвет садка.
Написать уравнение реакции.
Оставить пробирку на воздухе и через некоторое время вновь отметить цвет осадка. Написать уравнение реакции перехода гидроксида железа (II) в гидроксид железа (III). Сделать вывод о свойствах Fe(OH)2.
ОПЫТ 3. Получение берлинской лазури
Налить в пробирку 5 - 6 капель раствора соли трёхвалентного железа добавить 2 - 3 капли раствора гексацианоферрата (II) калия K4[Fe(CN)6]. Отметить цвет осадка.
Написать уравнение реакции в молекулярной и ионной форме.
ОПЫТ 4. Получение турнбуллевой сини
Растворить в пробирке несколько кристалликов сульфата железа (II) и прибавить 5 - 6 капель гексацианоферрата (III) калия (красной кровяной соли) K3[Fe(CN)6].
Отметить цвет осадка и написать уравнение реакции в молекулярной и ионной форме.
ОПЫТ 5. Получение роданида железа (III)
Налить в пробирку 5 - 6 капель раствора соли трёхвалентного железа и прибавить столько же роданида аммония NH4SCN.
Отметить цвет раствора и написать уравнение реакции.
ОПЫТ 6. Окислительно-восстановительные свойства ионов Fe2+
Налить в пробирку 2 капли раствора перманганата калия и 5 - 6 капель разбавленной серной кислоты, а затем добавлять по каплям раствор сульфата железа (II) (приготовленный в отдельной пробирке) до обесцвечивания исходного раствора.
Роданидом аммония обнаружить в полученном растворе ионы Fe3+. Как изменяется цвет раствора?
Написать уравнение реакции и сделать вывод об окислительно-восстановительных свойствах ионов Fe2+.
ОПЫТ 7. Получение гидроксида кобальта (II)
Налить в пробирку 3 капли раствора соли кобальта (II) и прибавить 5 - 6 капель раствора щёлочи.
Выпавший осадок имеет синий цвет, характерный для основной соли кобальта (II). Написать уравнение реакции её получения.
Добавить избыток щёлочи, перемешивая до тех пор, пока осадок не станет розовым в результате образования гидроксида кобальта Со(ОН)2.
Написать уравнение реакции. Осадок сохранить.
ОПЫТ 8. Получение гидроксида кобальта (III)
К полученному в предыдущем опыте осадку добавить 2 - 3 капли хлорной или бромной воды (под тягой) и перемешать.
Отметить изменение окраски и написать уравнение реакции. Какую роль играет в ней гидроксид кобальта (II)?
ОПЫТ 9. Получение гидроксида никеля (II)
Налить в пробирку 5 - 6 капель раствора соли никеля (II) и прибавить 5 - 6 капель раствора щёлочи.
Отметить цвет осадка и написать уравнение реакции. Осадок сохранить.
ОПЫТ 10. Получение гидроксида никеля (III)
К полученному в предыдущем опыте осадку добавить 2 - 3 капли хлорной или бромной воды (под тягой) и перемешать.
Отметить цвет осадка и написать уравнение реакции. Сделать вывод об окислительно-восстановительных свойствах ионов гидроксида никеля (II).
Контрольные вопросы
1. Как превратить соль двухвалентного железа в соль трёхвалентного железа? Соль трёхвалентного железа в соль двухвалентного железа? Составить полные уравнения реакций.
2. Какие соединения называются ферритами и ферратами? Написать уравнения реакций их получения.
3. Закончить уравнения реакций:
а. Fe(OH)2 + С12 + NaOH ®
б. FeCl3 + KI ®
в. Ni(OH)3 + HCl конц ®
Лабораторная работа № 15.