Экспериментальная часть
Целью работы является экспериментальное ознакомление с различными типами электролиза солей.
Опыт 1. Электролиз хлорида никеля (II) с инертными электродами
Собрать электролизер, используя графитовые стержни в качестве электродов. Залить в электролизер раствор хлорида никеля (II), включить электроды в сеть постоянного электрического тока и вести электролиз 5–6 мин. Наблюдать выделение металла на одном электроде (как этот электрод называется?) и газа (какого?) – на другом электроде (как он называется?).
В отчете нарисовать схему электролизера, описать опыт и наблюдения. Записать уравнения катодного и анодного процессов и общее уравнение электролиза хлорида никеля (II).
Опыт 2. Электролиз хлорида натрия с инертными электродами
Очистить электроды после первого опыта наждачной бумагой и вновь собрать электролизер. Залить в него раствор хлорида натрия и вести электролиз 5–6 мин. Наблюдать выделение газов (каких?) на обоих электродах. После проведения электролиза установить с помощью индикатора среду раствора.
В отчете описать наблюдения и результаты электролиза. Записать уравнения катодного и анодного процессов, образования щелочи в растворе и общее уравнение электролиза раствора хлорида натрия.
Опыт 3. Электролиз сульфата натрия с инертными электродами
Собрать электролизер так, как это было сделано в первом опыте, и наполнить его раствором сульфата натрия. Вести электролиз 5–6 мин, наблюдать выделение газов (каких?) на обоих электродах. В конце опыта отобрать пипеткой пробы раствора из катодной и анодной части электролизера и установить среду растворов.
В отчёте описать опыт и наблюдения, написать схемы процессов на электродах, «вторичных» процессов и общее уравнение реакции элек-тролиза.
Опыт 4. Электролиз сульфата меди (II) с инертными электродами
Собрать электролизер так, как это было сделано в первом опыте, наполнить его раствором CuSO4 и вести электролиз 5–6 мин. Наблюдать выделение металла (какого?) на катоде и газа (какого?) на аноде.
В отчёте описать опыт и наблюдения, привести схемы электродных процессов и уравнения реакций.
Опыт 5. Электролиз сульфата меди (II) с активным анодом
Ничего не меняя в электролизере после четвёртого опыта, повернуть вилку электропитания на 180° и включить ее в сеть постоянного тока. В этом случае электрод, бывший катодом в четвертом опыте (покрытый слоем меди), становится анодом. Провести электролиз 5–6 мин, описать наблюдения, записать уравнения анодного и катодного процессов.
В отчете сделать общий вывод о закономерностях электролиза различных типов солей при использовании инертных электродов и активного анода.
Дополнительные задания к лабораторной работе
1. Приведите примеры металлов, которые можно получить элек-тролизом растворов их солей.
2. Установите последовательность восстановления металлов из расплава смеси: AlCl3, CuCl2, FeCl2, CdCl2.
3. Рассчитайте минимальное напряжение разложения, которое необходимо приложить к электродам для начала электролиза расплава хлорида алюминия.
4. Газообразными продуктами электролиза каких солей являются только хлор и водород?
5. Электролиз раствора какой соли приводит к увеличению её кон-центрации в растворе: FeCl3, NaNO3, Cu(NO3)2, NaCl?
6. На рисунке изображен электролизер с угольными электродами. Какая соль находится в растворе: Na2CO3, CuSO4, Na2S, AgNO3? Объясните свой выбор. Напишите уравнения происходящих процессов.
7. Вычислите объем газа, выделившегося на аноде при электролизе раствора нитрата натрия за 1 час, если сила тока равна 5А, а выход по току 90 %.
Лабораторная работа 16.
Тема: КОРРОЗИЯ МЕТАЛЛОВ
Коррозией называется разрушение металлов вследствие химического воздействия окружающей среды.
При коррозии металлы окисляются и теряют присущие им свойства. Коррозия приводит к большим материальным потерям, происходящим в результате нарушения целостности трубопроводов, цистерн, металлических частей машин, корпусов судов, морских сооружений и т.д. Безвозвратные потери металлов от коррозии составляют 8–10 % от ежегодного их выпуска.
По механизму протекания коррозия подразделяется на два типа:
1) химическую, которая наблюдается при взаимодействии металлов с сухими газами и жидкостями, не проводящими ток (неэлектролитами);
2) электрохимическую, которая наблюдается при взаимодействии металлов с растворами электролитов.
К электролитам относится вода обычная и морская, растворы солей, кислот и щелочей, влажные газы. Во влажных газах и в воздухе содержатся пары воды, которые адсорбируются на поверхности металлов, образуя тонкую невидимую для глаз пленку жидкой воды, в которой растворяются кислород, углекислый газ, сернистые газы, оксиды азота и другие газы, присутствующие в атмосфере; при этом образуются кислоты. Таким образом, во влажном воздухе на металлы действуют растворы электролитов.