Экспериментальная часть. ОПЫТ 1.Гальванический элемент.

ОПЫТ 1.Гальванический элемент.

Рассматривается гальванический элемент с медным и цинковым электродами.

Получите у преподавателя индивидуальное задание для оформления расчетной части опыта концентрации растворов: C_CuSO4 = C_ZnSO4 =

1) Соберите гальванический элемент с гальванометром во внешней цепи.

2) Замкните электроды проводником электронов и наблюдайте работу гальванического элемента по отклонению стрелки гальванометра.

3) Запишите схему гальванического элемента (см. ПРИМЕР 1).

4) В записанной схеме укажите направление перемещения электронов.

5) Выпишите значение стандартных электродных потенциалов (см. ПРИЛОЖЕНИЕ).

6) По уравнению Нернста (ур. 1) рассчитайте значение электродного потенциала каждого электрода согласно полученному индивидуальному заданию.

7) Составьте уравнение электродных процессов и общее уравнение электрохимического процесса.

8) Рассчитайте стандартную ЭДС гальванического элемента и ЭДС, отвечающую полученному индивидуальному заданию.

ОПЫТ 2. Электролиз растворов.

Электролиз проводится в электролизере –U-образной трубке, заполненной раствором электролита, в которую помещаются графитовые электроды. Напряжение на электроды подается через выпрямитель тока в течении 0,5 ÷ 1 мин. Определение продуктов электролиза производится визуально (выделение газа, осаждение металла; изменение окраски раствора, изменение окраски индикатора).

2.1. Электролиз раствора иодида калия.

Проведите процесс электролиза. Отключите источник питания. Удалите электроды из электролизера и промойте их дистиллированной водой.

В катодное колено электролизера добавьте 2-3 капли раствора фенолфталеина, в анодное пространство электролизера добавьте несколько капель раствора крахмала. Все наблюдения отметьте в таблице.

1) Запишите уравнение диссоциации соли: КI =

2) В таблице запишите уравнения теоретически возможных электродных процессов и выпишите значения соответствующих электродных потенциалов (см. ПРИЛОЖЕНИЕ).

3) Сделайте вывод о характере электродных процессов. Сопоставьте вывод с опытными данными.

4) Соответственно этому заполните последнюю колонку таблицы.

5) Запишите полное уравнение процесса электролиза:

2.2. Электролиз раствора сульфата натрия.

Проведите процесс электролиза. Отключите источник питания. Удалите электроды из электролизера и промойте их дистиллированной водой.

В катодное и анодное пространство электролизера добавьте несколько капель раствора лакмуса. Все наблюдения отметьте в таблице.

1) Запишите уравнение диссоциации соли: Na₂SO₄ =

2) В таблице запишите уравнения теоретически возможных электродных процессов и выпишите значения соответствующих электродных потенциалов (см. ПРИЛОЖЕНИЕ).

3) Сделайте вывод о характере электродных процессов. Сопоставьте вывод с опытными данными.

4) Соответственно этому заполните последнюю колонку таблицы.

5) Запишите полное уравнение процесса электролиза:

2.3. Электролиз раствора сульфата меди.

Проведите процесс электролиза. Отключите источник питания. Удалите электроды из электролизера. Осмотрите поверхность электродов. Все наблюдения отметьте в таблице.

1) Запишите уравнение диссоциации соли: CuSO₄ =

2) Сделайте вывод о характере электродных процессов. Сопоставьте вывод с опытными данными.

3) Соответственно этому заполните последнюю колонку таблицы.

4) Запишите полное уравнение процесса электролиза:

2.4. Электролиз раствора сульфата меди с растворимым анодом.

Измените полярность полюсов электродов. Таким образом, электрод с осажденной на нем медью, полученной в предыдущем опыте, будет анодом.

Проведите процесс электролиза. Отключите источник питания. Удалите электроды из электролизера. Осмотрите поверхность электродов. Все наблюдения отметьте в таблице.

1) Составьте уравнения теоретически возможных электродных процессов и выпишите значения соответствующих электродных потенциалов (см. ПРИЛОЖЕНИЕ).

2) Сделайте вывод о характере электродных процессов. Сопоставьте вывод с опытными данными.

3) Соответственно этому заполните последнюю колонку таблицы.

4) Запишите полное уравнение процесса электролиза:

ОПЫТ 3: Электрохимическая коррозия металлов.

3.1. Роль гальванопар в процессах электрохимической коррозии.

В пробирку внесите 5-6 капель разбавленной H₂SO₄ и гранулу цинка. Наблюдать выделение газа-водорода. 1) Запишите уравнение химической реакции:

Коснитесь медной проволокой поверхности цинка. Как изменяется интенсивность газовыделения?

2) На каком металле происходит выделение газа?

3) Объясните наблюдаемое явление, записав схему гальванопары, образующейся при контакте цинка с медью. Обозначьте в ней анод и катод, запишите уравнения электродных реакций и суммарное уравнение электрохимического процесса.

3.2. Коррозия оцинкованного и луженого железа.

2 химических стакана заполните (на половину объема) 3%растворами NaCl и в каждый из них добавьте по 3-4 капли раствора Fe ₃|Fe (CN)₆|. В один стакан опустите железную пластинку, покрытую цинком, в другой – покрытую оловом (луженую). На пластинах предварительно нанесите глубокие царапины.

Через несколько минут в одном из стаканов наблюдайте окрашивание раствора в синий цвет.

1) Какая реакция протекает в этом стакане? Запишите ее уравнение:

2) Какая пластинка находится в этом стакане?

3) Происходит ли коррозия железа в данном случае? Ответ мотивируйте, записав для каждой из 2-х пластинок схемы гальванопар, уравнение электродных реакций и уравнение электрохимического процесса.

4) Определите тип покрытия (анодное или катодное) для каждой пластинки.

Вариант контрольного теста

I. Какие реакции могут протекать самопроизвольно в стандартных условиях:

1). Cu + NiSO₄ = 2). Fe + ZnCl₂ = 3).Al + NiCl₂ = 4).Cu + AgNO₃ =

II. Концентрация ионов никеля в растворе 1 моль/л. определите электродный потенциал никелевого электрода:

1).- 0,25 В 2).0,25 В 3).0 В 4).-0,264 В

III. Катодом гальванического элемента является свинец Pb. Анодом может быть электрод:

1).Cu²⁺/Cu 2). Fe²⁺/Fe 3).Ni²⁺/Ni 4).Zn²⁺/Zn

IV. В гальваническом элементе Zn |Zn²⁺| |H⁺|H₂ на аноде происходит процесс:

1). Zn²⁺+ 2еˉ = Zn 2). Н₂ = 2Н⁺ + 2еˉ 3). Zn = Zn²⁺+ 2еˉ 4). 2Н⁺ + 2еˉ = Н₂

V. Величина стандартной ЭДС гальванического элемента Zn |Zn²⁺| |H⁺|H₂ равна:

1). 0 В 2). 0,76 В3). – 0,76 В 4). 1,1 В

VI. В процессе электролиза происходит преобразование:

1). Электрической энергии в химическую 2). Химической энергии в

электрическую

VII. При электролизе расплава NaOH с инертными электродами на катоде протекает процесс:

1). 4ОН‾ = О₂ + 2Н₂О + 4 еˉ 2). Na ⁺+ еˉ = Na

3). О₂ + 2Н₂О + 4 еˉ = 4ОН‾ 4). Na = Na ⁺+ еˉ

VIII. При электролизе раствора CuSO₄ с медным анодом на аноде протекает процесс:

1). Cu = Cu ²⁺+ 2еˉ 2). 2Н₂О = О₂ + 4Н⁺ + 4еˉ

3). Cu ²⁺+ 2еˉ = Cu 4). О₂ + 4Н⁺ + 4еˉ = 2Н₂О

IX. В растворе содержатся ионы Sn²⁺,Ag⁺,Cu²⁺ в одинаковой концентрации. В какой последовательности они будут восстанавливаться при электролизе раствора:

1). Sn²⁺,Ag⁺,Cu²⁺ 2). Ag⁺,Sn²⁺, Cu²⁺

3). Ag⁺,Cu^{2 +},Sn²⁺ 4). Cu²⁺,Sn²⁺,Ag⁺

X. При электролизе водного раствора величина рН среды в катодном пространстве:

1). Уменьшается 2). Увеличивается3). Не изменяется

правильные ответы выделены жирным шрифтом.

Контрольные вопросы.

I. Один из электродов гальванического элемента – железный. Другой электрод:

1). Zn²⁺/Zn 2). Sn²⁺/Sn 3). Mn²⁺/Mn 4). Pb²⁺/Pb 5). Ni²⁺/Ni

Запишите схему гальванического элемента, составьте уравнения электродных процессов и суммарное уравнение электрохимического процесса, рассчитайте значение стандартной ЭДС.

II. Гальванический элемент состоит из двух железных электродов. Электролитом каждого электрода является раствор хлорида железа (II). Раствор соли одного электрода 0,01 моль/л, концентрация раствора соли равна:

1). 0,1 моль/л 2). 10^-3 моль/л 3) 1 моль/л 4). 10^-4 моль/л 5).10^-5 моль/л

Запишите схему гальванического элемента, составьте уравнения электродных процессов и суммарное уравнение реакции, рассчитайте ЭДС.

III. Составьте уравнение электродных процессов, протекающих на инертных электродах при электролизе водного раствора:

1).H₂SO₄ 2).K₂SO₄ 3).NaBr 4).HJ 5).Pb(NO₃)₂

Напишите молекулярное и ионо-молекулярное уравнение электролиза.