Электролиз и коррозия металлов

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Министерство образования и науки Российской Федерации

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования

Томский государственный университет

Систем управления и радиоэлектроники (ТУСУР)

Лабораторная работа

по предмету: Общая химия

на тему: Электролиз и коррозия металлов

Выполнила:

В. Друзина



Опыт. Электролиз раствора сульфата меди с нерастворимым анодом.

Выполнение опыта:

1. В штативе (1) закрепить электролитическую ячейку (2) и налить в неё раствор , заполнив на 2/3 по объему (3).

2. Взять два графитовых электрода . Если на них есть красно-кирпичный налет, их нужно аккуратно зачистить наждачной бумагой (подложить бумагу). Графитовые электроды должны быть черными.

3. Опускаем стержни в раствор с двух сторон ячейки.

Подключаем контакты к источнику питания, один контакт к «+»(анод), а другой к «-»(катод).

4. Через 3-5 минут записываем наблюдения на катоде и аноде(образования газа, осадка, изменения цвета, раствора и т.д.). Для этих целей электроды можно доставать из ячейки.

5. После наблюдения опустите электроды обратно в раствор и отключите от источника питания. Это необходимо для следующего опыта.

Задание:

Напишите уравнение электролитической диссоциации сульфата меди. Напишите уравнения электродных процессов на катоде и аноде, используя правила электролиза в растворах (поясните, почему протекает тот или иной процесс). Укажите образующиеся продукты, сопоставьте с наблюдениями эксперименты.

Ход работы:

При проведении опыта катод(-) покрылся красно-коричневым налетом(медь), а на аноде(+) начал образовываться газ.

где Cu-слабый металл с графитовыми электродами.



К(-) Восстановление меди.

A(+) Процесс окисления.

Вывод:

Получили, что на катоде образовался осадок меди, на аноде выделился газ.

Опыт. Электролиз раствора сульфата меди с растворимым анодом.

Выполнение опыта:

В этом опыте используется система из предыдущего опыта.

1. Поменяйте полюсы источника питания. Подключите анод из предыдущего опыта к «-» (катоду), а катод-к «+» (аноду).

2. Через 1 минуту отметьте, какие изменения происходят на обоих электродах (выделение газа, образование осадка и т.д.).

3. Подождите ещё несколько минут и проверьте, какие изменения произошли на электродах. Запишите наблюдения.

4. Отключите электроды от источников питания.

5. Раствор сульфата меди вылейте в пустую пробирку (для последующих опытов)

Задание.

Поясните, почему анод в данном опыте является растворимым. Напишите уравнение электродных процессов на катоде и аноде, которые протекали через 1 минуту на электродах и через несколько минут (поясните, почему протекает тот или иной процесс). Какие при этом образуются продукты? Поясните, почему с течением времени электродные процессы начинают протекать по-другому.

Ход работы:

Сделав Опыт 2, меняем местами катод и анод. Спустя 1 минуту на аноде начинает растворяться медь и образовывается газ, а осадок меди появляется на катоде.



Где Cu- слабый металл

К(+)

A(-)

Вывод:

После растворения осадка меди на аноде(-) начал образовываться газ и электрод начал очищаться, на катоде(+) начал образовываться медный осадок

К(+) Образование меди.

A(-) Выделение газа.

Опыт. Никелирование медной пластинки.

Выполнение опыта:

Нанесение металлических покрытий из одного металла на изделие, изготовленные из другого металла- эффективный метод защиты от коррозии. Нанести покрытие можно с помощью электролиза. Для этого изделия, на которое требуется нанести покрытие, необходимо подключать к катоду.

1. Возьмите медный электрод, выполненный в форме пластины, и один графитовый электрод. Если на графитовом электроде есть осадок кирпичного цвета, его нужно зачистить наждачной бумагой. Медный электрод нужно зачистить до блеска.

2. Электролитическую ячейку из предыдущего опыта необходимо промыть и закрепить в штативе. Налейте в ячейку раствор , заполнив ее на половину.

3. Добавьте с обеих сторон ячейки по 3-4 капли (это необходимо для того, чтобы не образовывались побочные продукты).

4. Погрузите в раствор графитовый и медный электроды и подключите к источнику питания: графит к «+»(аноду), а медь к «-»(катоду).

5. Через 3 минуты отметьте наблюдения на электродах. Вытащите катод и проверьте, как изменился его цвет.

6. Отключите электроды от источника питания.

Задание:

Напишите уравнения электролитической диссоциации сульфата никеля. Напишите уравнения электродных процессов на катоде и аноде, используя правило электролиза в растворах(поясните,почему протекает тот или иной процесс). Укажите образующиеся продукты, сопоставьте с наблюдениями эксперимента.

Ход работы:

В ходе работы на медном катоде началось выделение газа. Спустя 3 минуты на графитовом аноде тоже начал выделяться газ. Медный анод потемнел.

Где Ni-металл средней активности.

К(-) A) (вост. воды)

Б) (вост. никеля)

А(+)

Вывод:

После выполнения видим, что образовался осадок никеля и на катоде появился водород, а на аноде выделился газ.

Опыт. Электролиз серной кислоты с медным анодом.

Выполнение опыта:

1. Промойте электролитическую ячейку из предыдущего опыта. Закрепите ячейку в штативе и налейте туда раствор серной кислоты, заполнив ее на 2/3 по объему.

2. Возьмите медный электрод и зачистите его. Также необходим зачищенный графитовый электрод.

3. Вставьте электроды в ячейку и подключите их к источнику питания: медь к «+» (аноду), графит к «-» (катоду).

4. Через 3 минуты отметьте наблюдения на электродах.

5. Через 7-10 минут снова проверьте изменения на электродах. Как изменился цвет раствора в ячейке? Возьмите листок бумаги отметьте изменения цвета на его фоне.

6. Отключите электроды от источника питания.

7. Раствор из ячейки вылейте в пробирку сульфата меди.

Задание: электролиз раствор анод катод

Напишите уравнения электролитической диссоциации серной кислоты. Напишите уравнения электродных процессов на катоде и аноде, используя правило электролиза в растворах(поясните, почему протекает тот или иной процесс) через 1 минуту и через 10 минут после начала эксперимента. Почему процесс электролиза начинает протекать по-другому? В какой цвет окрашивается раствор благодаря присутствию ионов меди? Укажите образующиеся продукты, сопоставьте с наблюдениями эксперимента.

Ход работы:

При проведении опыта начали образовываться пузырьки газа на графитовом катоде. Цвет раствора поменялся на светло-голубой.

K(-)

A(+)

Вывод:

Цвет раствора мутнеет приблизительно через 7-10 минут. На катоде образовывается водород, а медный анод растворяется.

Опыт. Коррозия при контакте различных металлов.

Выполнение опыта:

Этот опыт удобно выполнять в электролитической ячейке, закрепленной на штативе. Мы будем рассматривать процесс коррозии при контакте двух металлов-цинка и меди в кислой среде.

1. Ячейку из предыдущего опыта промойте, закрепите в штативе и налейте туда раствор серной кислоты, заполнив ее на 2/3 по объему.

2. Опустите в ячейку металлический цинк и отметьте наблюдения.

3. В качестве медной пластинки можно использовать медный электрод. Опустите медную пластинку в раствор так, чтобы она не касалась кусочка цинка. Отметьте наблюдения.

4. Вытащите медную пластинку к кусочку цинка, отметьте измерения в ходе реакции.

5. Вытащите медную пластинку, аккуратно слейте раствор кислоты во вторую пробирку и удалите цинк из ячейки, он больше не нужен.

6. Ячейку промойте и закрепите в штативе.

Задание:

Составьте схемы коррозионных гальванических элементов, которые возникают на трех этапах эксперимента. Напишите уравнения электродных процессов. Поясните, какие продукты при этом образуются. Почему при погружении меди в раствор она не коррозирует? Почему при контакте металлов наблюдается более интенсивное протекание реакции? Рассчитайте электродвижущую силу этих процессов при стандартных условиях, дайте пояснения точкам.

Ход работы:

При прикосновении медной пластинкой цинка, пластинка покрывается пузырьками газа.

Zn в данной случае анод, а Cu- катод (по электрохимическому ряду активности металлов Zn левее)



Уравнение электрохимической коррозии:

K(-)

A(+)

Наблюдаем окисление цинка и выделение водорода.

Вывод:

Цинк начал растворяться с выделением газа. Реакция усилилась с прикосновением медной пластинкой.

Опыт. Действие ионов, активирующих процесс коррозии.

Выполнение опыта:

Мы будем рассматривать коррозию алюминия в коррозионной среде, так как алюминий покрыт прочной пленкой оксида алюминия, он как правило не подвержен коррозии. Однако, при добавлении некоторых веществ пленка разрушается, и коррозия начинает протекать достаточно интенсивно. Таким веществом является, например, хлорид натрия.

1. Возьмите две пробирки, в которые вы сливали растворы из предыдущих опытов. В одной пробирке находится смесь , во второй- раствор . Возьмите раствор и добавьте во вторую пробирку так, чтобы растворы в пробирках были примерно одинаковы. Итак, мы создали коррозионную среду.

2. В одну из этих пробирок добавим хлорид натрия, который активирует процесс коррозии, 1/3 от объема раствора, находящегося в пробирке.

3. В каждую пробирку добавьте по кусочку алюминиевой фольги. Наблюдайте за реакцией 15-20 минут. Запишите наблюдения. Что происходит с алюминиевой фольгой в разных пробирках? Какие процессы протекают на ее поверхности?

4. После наблюдения фольгу удалите из пробирок, растворы вылейте и промойте пробирки.

Задание:

Составьте схемы коррозионных гальванических элементов, которые возникаю при контакте алюминия с растворами серной кислоты и сульфата меди. Напишите уравнение электродных процессов и уравнения реакции с вашими наблюдениями. Рассчитайте электродвижущую силу этих гальванических элементов при стандартных условиях.

Ход работы:

В растворе серной кислоты и сульфата меди реакция с алюминием не идет.

K(-)

A(+)

A(-): :K(-)

В растворе серной кислоты, сульфата меди и хлорида натрия выделяется газ, алюминий начинает разрушаться

К(-)

A(+)

A(-): : K(+)

HCl- активатор коррозии реакций.

В

=0-(-1,663)=1,663В

=0,34-(-1,663)=2,003В

Вывод:

В смеси + при добавлении фольги и хлорида натрия началась химическая реакция. Возле алюминиевой фольги образовался газ и произошло помутнение цвета смеси с выделением тепла и алюминий начал разрушаться. В то время как, в растворе не происходит изменений.

В ходе лабораторной работы мы исследовали особенность процессов происходящих при электролизе солей, кислот и водных растворов. Проверили достоверность реакций на катоде и аноде. Узнали, что электрохимическая коррозия это разрушение металла под действием электричества. Исследовали коррозию металлов, изучили факторы влияющие на скорость коррозии. Вычислили электродвижущую силу гальванических элементов при стандартных условиях.

Размещено на Allbest.ru

...