Электродные потенциалы и химическая активность металлов

Опыт 1. Вытеснение одних металлов другими

В четыре пробирки опустить по кусочку цинка и налить по 5 - 10 капель растворов следующих солей: АIСI₃, Рb(NОз)₂, СuS0₄, Нg(NОз)₂. Наблюдать происходящие явления и сделать вывод о том, какие металлы цинк вытесняет из растворов их солей. Написать уравнения реакций. Указать восстановитель и окислитель.

Опыт 2. Вытеснение водорода из кислот металлами

В четыре пробирки поместить порознь по кусочку магния, алюминия, цинка, меди. Затем в каждую пробирку налить по 5 капель соляной кислоты. Наблюдать, какие из взятых металлов вытесняют водород из кислоты. Написать уравнения реакций. Указать восстановитель и окислитель.

Сделать вывод о том, какие металлы могут вытеснять водород из растворов кислот.

Коррозия металлов и способы защиты от коррозии

Опыт 1. Влияние образования гальванической пары на скорость растворения металла в кислоте

1. Налить в пробирку 1 см³ 0,1 н. серной кислоты и опустите в нее кусочек цинка. Выделение водорода происходит очень медленно.

2. Коснуться цинка медной проволочкой. Сразу же начинается энергичное выделение водорода у поверхности медной проволочки. Пользуясь рядом напряжений металлов, выписать и сравнить значения стандартных электродных потенциалов меди и цинка. Какой из металлов будет анодом, какой катодом? Составить схему коррозионного гальванического элемента. Написать электронные уравнения реакций, идущих на аноде и катоде. Указать продукт коррозии.

Опыт 2. Защитные свойства металлических покрытий

1. В две пробирки налить по 1 см³ разбавленной серной кислоты. В одну из пробирок опустить полоску луженого (покрытого оловом) железа, в другую — полоску оцинкованного железа. В обе пробирки с луженым и оцинкованным железом добавить по 2-3 капли раствора красной кровяной соли Кз[Fе(СN)₆] и подождать несколько минут.

(Примечание: гексацианоферрат (III) калия является качественным реагентом на ионы Fе²⁺, в присутствии которых происходит образование синего осадка турнбулевой сини:

3Fе²⁺ +  2[Fе(СN)₆]^3- = Fе₃[Fе(СN)₆]₂↓)

Какой металл будет разрушаться в том и другом случае?

Сравните величины стандартных электродных потенциалов железа и олова (луженое железо), железа и цинка (оцинкованное железо).

Определите, какой из металлов в каждой паре является более активным.

Определите вид покрытия. Составьте схемы коррозии оцинкованного и луженого железа в кислой среде, электронные уравнения реакций, идущих на аноде и катоде. Каков состав продуктов коррозии?

Электролиз

Опыт 1. Электролиз раствора КI

В U-образную трубку электролизера налить до половины раствор иодида калия, к которому прибавить 2-3 капли раствора фенолфталеина.

Вставить в оба колена трубки угольные электроды и присоединить их к источнику постоянного тока.

Наблюдать окрашивание растворов у электродов. По окраске растворов определить, какой электрод является катодом и какой анодом. Написать уравнения катодного и анодного процессов и суммарное уравнение электролиза.

Опыт 2. Электролиз раствора Na₂SO₄

В U-образную трубку электролизера налить до половины раствор сульфата натрия, к которому раствора нейтрального лакмуса.

Вставить в оба колена трубки угольные электроды и присоединить их к источнику постоянного тока.

Наблюдать окрашивание растворов у электродов. Объяснить причину окрашивания. Определить, какой электрод является катодом и какой анодом. Написать уравнения катодного и анодного процессов и суммарное уравнение электролиза.

Опыт 3. Электролиз раствора CuSO₄ при угольном и медном анодах.

1. Налить в стакан раствор сульфата меди, вставить угольные электроды и пропустить через раствор ток в течение 3 - 4 минут.

Выключить ток, вынуть электроды из стакана и убедиться, что на катоде появился красный налет меди.

2. Электрод, покрытый медью, присоединить к положительному полюсу источника тока, т.е. сделать его анодом, а другой электрод — к отрицательному полюсу. Снова пропустить ток в течение того же времени, что и в первый раз.

Выключить ток. Вынуть электроды из трубки. Убедиться, что медь, покрывающая анод, растворилась, а катод снова покрылся медью.

Написать уравнения анодного и катодного процессов, протекающих при электролизе сульфата меди с угольным и медным анодом.

ПРИЛОЖЕНИЯ

Таблица П-1

Растворимость некоторых солей в г на 100 г раствора

(из расчета на безводную соль)

Таблица П-2

Константы диссоциации слабых электролитов (при 25⁰С)

Таблица П-3

Степень диссоциации электролитов (при 18⁰С)

Таблица П-4

Произведение растворимости труднорастворимых веществ (при 22⁰С)

СПИСОК РЕКОМЕНДУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

Основная:

1. Ахметов, Н. С. Общая и неорганическая химия. – М. : Высшая школа, 2003.

2. Коровин, Н. В. Общая химия. – М. : Высшая школа, 2001.

3. Угай, Я. А. Общая и неорганическая химия. – М. : Высшая школа, 2000.

4. Хаускрофт, К., Констебл, Э. Современный курс общей химии. – М. : Мир, 2002.

5. Хьюн, Дж. Неорганическая химия. – М.: Высшая школа, 2001.

6. Кемпбелл, Дж. Современная общая химия: в 3-ех томах. – М. : Мир, 1975.

7. Ахметов, Н. С., Азизова, М. К., Бадыгин, А. И. Лабораторные и семинарские занятия по общей и неорганической химии. – М. : ACADEMIA, 1999.

8. Коровин, Н. В., Мингулина, Э. И., Рыжова, Н. Г. Лабораторные работы по химии. – М. : Высшая школа,1998.

Дополнительная:

1. Дей, М., Селбин Д. Теоретическая неорганическая химия. – М. : Мир, 1976.

2. Браун, Т., Лемей, Г. Ю. Химия в основе наук: в 2 томах.– М. : Мир, 1983.

3. Канн, Р.,Дермер, О. Введение в химическую номенклатуру. – М.: Химия, 1983.

4. Павлов, Н. Н. Общая и неорганическая химия. – М. : Дрофа, 2002.

5. Сборник задач и упражнений по общей и неорганической химии / под ред. Н. Н. Павлова. – М. : Дрофа, 2005.