3780

образный водород выделяется не на поверхности цинковой гранулы, площадь ее поверхности не сокращается. Скорость реакции не уменьшается. Разделение анодного и катодного процессов в пространстве значительно увеличивает общую скорость реакции.

Экспериментальная часть

1. О скорости растворения (коррозии) цинка в соляной кислоте удобно судить по количеству водорода, выделяющегося в единицу времени. Реакцию проводят в приборе, схема которого приведена на рис.7.

Рис.7. Схема установки для определения скорости коррозии металлов 1. Реакционный сосуд. 2. Трубка с резиновым шлангом. 3. Мерная бюретка. 4. Кран для подъёма воды в бюретку. 5. Ёмкость с водой. 6. Нулевое деление.

20

Опыт №1 2. В малое колено реакционного сосуда (рис.7,1) поместите одну гра-

нулу металлического цинка.

3.В большое колено реакционного сосуда (рис.7,1) поместите 15мл раствора 15% соляной кислоты, вливая её осторожно по стенкам сосуда.

4. Удерживая реакционный сосуд вертикально, закройте его пробкой

(рис.7,2).

5.Наденьте на носик крана (рис.7,4) резиновую грушу в сжатом виде и поднимите уровень воды в бюретке до нулевого уровня (рис.7,6). При необходимости повторите операцию несколько раз.

6.Наклоните реакционный сосуд и сбросьте цинк в кислоту.

7.Наблюдайте начало реакции, при проскоке первого пузырька водорода в бюретку включите секундомер.

8.В течение 3 минут каждые 30 секунд отмечайте уровень воды в бюретке с точностью до десятых миллилитра, данные запишите в таблицу.

Опыт №2

9.Выньте резиновую пробку (рис.7,2), поместите в реакционный сосуд несколько капель раствора соли меди или кусочек металлической меди.

10.В случае металлической меди: цинк перелейте с кислотой в большое колено реакционного сосуда. В малое поместите кусочек металлической меди и на него перелейте кислоту с цинком из большого колена. Внимательно: в ходе опыта цинк должен всегда находиться на поверхности меди!

11.Наденьте на носик крана (рис.7,4) резиновую грушу в сжатом виде

иподнимите уровень воды в бюретке до нулевого уровня (рис.7,6). При необходимости повторите операцию несколько раз.

12.Удерживая реакционный сосуд вертикально, закройте его пробкой

(рис.7,2).

21

13.Наблюдайте начало реакции, при проскоке первого пузырька водорода в бюретку включите секундомер.

14.В течение 3 минут каждые 30 секунд отмечайте уровень воды в бюретке с точностью до десятых миллилитра, данные запишите в таблицу.

15.По данным опытов 1 и 2 постройте графики зависимости объёма выделившегося водорода от времени.

16.Рассчитайте значения скоростей выделения водорода (w,мл/мин). Рассчитайте значения скоростей растворения цинка (w,г/мин).

17.Рассчитайте, во сколько раз отличаются значения скоростей коррозии цинка в первом и во втором опытах.

18.Запишите вывод.

10.Вопросы и задания

1.В чем принципиальное отличие видов электрохимических процессов друг от друга?

2.Составьте схемы двух гальванических элементов: в одном из которых стандартный медный электрод был бы анодом, а в другом - катодом. Запишите уравнения процессов, протекающих на аноде и на катоде. Рассчитайте значения ЭДС гальванических элементов.

3.Составьте схемы двух гальванических элементов, в одном их которых олово служило бы катодом, а в другом – анодом. Напишите уравнения

реакций, происходящих при работе этих элементов, и вычислите ЭДС.

22

4. Рассчитайте ЭДС гальванических элементов; запишите уравнения процессов, протекающих на аноде и на катоде; составьте уравнение токообразующей реакции:

a) Fe│ FeCl2(р-р), 1М ║ CuCl2(р-р), 1М │ Cu

б) Zn│ Zn(NO3)2(р-р), 0,01М ║ Cu(NO3)2(р-р), 0,01М │Cu

в) Mg│ MgCl2(р-р),0,001М ║ ZnCl2(р-р), 0,1М │ Zn

5.Рассчитайте ЭДС гальванического элемента, состоящего из железного и серебряного электродов, погружённых в 0,1М растворы их нитратов.

6.Какой из предложенных металлических электродов: серебряный (φ 0

=+0,80 B), медный (φ0 = +0,34 В), никелевый (φ0 = –0,25 В), марганцевый (φ0 = –1,18 В) − необходимо использовать, для достижения наибольшего значения ЭДС гальванического элемента, одним из электродов которого является стандартный цинковый электрод (φ0 = –0,76 B)?

7.При каком из приведенных значений концентрации ионов меди в растворе:0,001 моль⁄л, 0,01 моль⁄л, 0,1 моль⁄л , 2 моль⁄л - ЭДС медного концентрационного гальванического элемента будет иметь наибольшее значение, если один из электродов стандартный ?

8.В каком случае железное изделие при нарушении целостности покрытия во влажной атмосфере будет разрушаться быстрее, если металлом

покрытия является 1) алюминий, 2) олово, 3) цинк, 4) магний ?

9.В каком случае кислотная коррозия железа протекает интенсивнее:

1)чистое железо; 2) железо, частично покрытое медью; 3) железо, частично покрытое цинком; 4) железо, частично покрытое алюминием?

10.Запишите уравнения процессов, протекающих при электролизе расплава хлорида кальция с инертными электродами .

11.Запишите уравнения процессов, протекающих при электролизе водного раствора сульфата натрия а) с инертными электродами; б) с медными электродами.

23

12.Запишите уравнения процессов, протекающих при электролизе водного раствора бромида меди с инертными электродами.

13.Рассчитайте массу серебра, выделяющегося на катоде при прохождении через раствор нитрата серебра количества электричества величиной

48250Кл(F=96500 Кл/моль).

14.При электролизе раствора хлорида меди(II) на катоде выделилось 12,7 г меди. Рассчитайте объём газа (н.у.), выделившегося на аноде.

15.Вычислите время, необходимое для полного выделения хлора, содержащегося в 1 литре 1Н раствора КCl в процессе электролиза с силой тока

10А.

16.В результате электролиза с инертными электродами водного раствора какой из приведенных солей: Cu(NO3)2 ; CuCl2;Na2SO4;NaCl - значение рН раствора увеличивается?

17. Докажите, что фторид-ион в растворе или расплаве нельзя окислить ни одним из известных реагентов-окислителей.

18.Приведите схему двойного электрического слоя, возникающего в системе: металл – раствор соли металла.

19.Рассчитайте окислительно-восстановительный потенциал (В) марганцевого электрода Mn2+/Mn при концентрации соли, равной 0,005М, Т=298 К.

20.Вычислите потенциал водородного электрода погруженного в чистую воду; в раствор с рН=3,5.

21.Составьте электронные уравнения реакций, протекающих на угольных электродах при электролизе расплава сульфата натрия. Определите, какие продукты выделяются на электродах.

24

Литература

1.Глинка Н.Л. Общая химия: учебник для вузов / Н.Л.Глинка. –

Л.:Химия, 2000. – 704 с.

2.Глинка Н.Л. Задачи и упражнения по общей химии / Н.Л.Глинка; под ред. В.А.Рабинович. – М.: Интграл-пресс, 2003. – 240 с.

3.Кузьменко Н.Е. Начала химии: учебное пособие / Н.Е.Кузьменко, В.В.Еремин, В.А.Попков. – М.: Экзамен, 2004. – 383 с.

4.Ахметов Н.С. Общая и неорганическая химия: учебник для вузов / Н.С. Ахметов. – М., Высшая школа, 2001. –743 с.

5.Н.В. Коровин. Общая химия: Учебник для технических направлений и специальных вузов / Н.В. Коровин. — М.: Высшая школа, 2010. – 557 с.

6.Коржуков Н. Г. Общая и неорганическая химия /Н. Г. Коржуков; под ред. В. И. Деляна. – М.: МИСИС: ИНФРА - М, 2004. – 512 с.

7.Яблоков В.А. Химия. Теоретические основы курса: учебное пособие / В.А.Яблоков. – Н.Новгород: ННГАСУ, 2009. – 148 с.

25

Захарова Ольга Михайловна Васина Янина Александровна

ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ

Учебно-методическое пособие

по выполнению лабораторных работ по дисциплине « Химия»

для обучающихся по направлению подготовки 08.03.01 Строительство,

профиль Теплогазоснабжение, вентиляция, водоснабжение и водоотведение зданий, сооружений, населенных пунктов

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Нижегородский государственный архитектурно-строительный университет»

603950, Нижний Новгород, ул. Ильинская, 65.

http://www. nngasu.ru, srec@nngasu.ru

26