Лабораторная работа № 6 «Исследование скорости коррозии цинка в соляной кислоте»

Цель работы

Определить скорость коррозии в соляной кислоте чистого цинка и цинка в составе гальванической пары цинк-медь.

Теоретическая часть

При взаимодействии цинка с соляной кислотой окислительно-восстановительная реакция протекает по схеме:

- окисление (анодный процесс).

- восстановление (катодный процесс).

В случае чистого цинка оба эти процесса протекают одновременно в каждой точке на поверхности металла и в значительной степени «мешают» друг другу. При контакте цинка с менее активным металлом (например, Cu, Au, Ag и т.д.) происходит образование коррозионного гальванического элемента. Анодный окислительный процесс протекает на поверхности цинка, а катодное восстановление ионов водорода – на поверхности второго металла. Разделение анодного и катодного процесса значительно увеличивает общую скорость реакции.

Экспериментальная часть

О скорости растворения (коррозии) цинка в соляной кислоте удобно судить по количеству водорода, выделяющегося в единицу времени.

4

3

2 5

1

Рис. Схема установки для исследования коррозии металлов

1 – реакционный сосуд; 2 – пробка с резиновым шлангом; 3 – мерная бюретка; 4 – кран для подъема воды в бюретку; 5 – емкость с водой

Ход работы:

Опыт 1

1. В малое колено реакционного сосуда поместить кусочек чистого металлического цинка.

2. В большое колено с помощью мерного цилиндра осторожно по стенке влить 25 мл 15% раствора HCl.

3. Удерживая реакционный сосуд горизонтально, закрыть его пробкой (2).

4. Надеть на носик крана (4) резиновую грушу в сжатом виде и поднять уровень воды в бюретке к нулевому делению шкалы.

5. Наклонить реакционный сосуд и сбросить кусочек цинка в кислоту. Наблюдать начало реакции; при проскоке первого пузырька водорода в бюретку включить секундомер.

6. В течение 3 минут через каждые 30 секунд отмечать уровень воды в бюретке; данные занести в таблицу.

7. Вынуть резиновую пробку (2), промыть реакционный сосуд водой.

Опыт 2

Взять кусочек цинка, предварительно обмотанный медной проволокой и проделать операции 1 – 7 , как описано в опыте 1, результаты также занести в таблицу.

Например, получены данные:

Таблица

Зависимость объема выделившегося водорода от времени

опыт	τ, мин	0,5	1,0	1,5	2,0	2,5	3,0
1	, мл	3,5	8	12,8	17,5	22,0	-
2	, мл	5	12	16	21,5	-	-

По данным опытов 1 и 2 построить график зависимости объема выделившегося водорода от времени.

25 опыт 2

20

15 опыт 1

10

5

, мин

0 1 2 3

Рис. График зависимости объема выделившегося

водорода от времени

Из графика вычислить среднюю скорость выделения водорода как отношение мл/мин

Например:

мл/мин

мл/мин

Пересчитать по уравнению химической реакции скорость выделения водорода на скорость растворения цинка в размерности г/мин.

1 моль 1 моль

65 г - - - - - - - - 22 400 мл

х₁ г - - - - - - - - - - - 9 мл г/мин

х₂ г - - - - - - - - - - 12 мл г/мин

Выводы:

1. Исследована скорость коррозии цинка в соляной кислоте.

2. Показано, что в случае чистого цинка скорость коррозии составляет 0.027 г/мин.

3. В составе гальванической пары Zn-Cu скорость коррозии возрастает до 0,032 г/моль, т.е. примерно в 1,2 раза.