	Главная \| Случайная страница \| Контакты \| Мы поможем в написании вашей работы!

Будова атома 4 страница

⇐ Предыдущая 1 2 3 4 5 6 7 89

4. Які реакції можуть відбуватися на інертному, металевому катоді?

5. Які реакції можуть відбуватися на інертному, металевому аноді?

6. Які реакції можуть відбуватися на аноді у лужному, кислому та нейтральному середовищі?

7. Складіть рівняння процесів, що протікають при електролізі розплавів натрій гідроксиду і нікол (ІІ) хлориду з інертними електродами.

8. Напишіть рівняння електродних процесів, що протікають при електролізі водних розчинів барій хлориду і плюмбум (ІІ) нітрату з вугільними електродами.

9. Розчин містить йони Fe²⁺, Ag⁺, Bi³⁺ і Pb²⁺ в однаковій концентрації. У якій послідовності йони будуть виділятися при електролізі, якщо напруга достатня для виділення будь-якого металу?

10. Обчисліть масу срібла, що виділилося на катоді при пропущенні струму силою 6 А через розчин аргентум нітрату протягом 30 хвилин. (12 г).

11. За 10 хвилин з розчину платинової солі струм силою 5 А виділив 1,517 г платини. Визначте еквівалентну масу металу. (48,8 г/моль).

12. Чому дорівнює еквівалентна маса кадмію, якщо для виділення 1 г кадмію з розчину його солі треба пропустити через розчин 1717 Кл електрики? (56,2 г/моль).

Лабораторна робота № 9

КОРОЗІЯ МЕТАЛІВ. МЕТОДИ ЗАХИСТУ ВІД КОРОЗІЇ

Теоретична частина. Корозія – це окисно-відновний процес руйнування металів у результаті їх фізико–хімічної взаємодії з навколишнім середовищем, який протікає самовільно. Залежно від природи хімічних процесів, які лежать в основі руйнування металу, розрізняють такі типи корозії: хімічну, електрохімічну і електрокорозію.

Хімічна корозія проходить у відсутності електроліту під дією навколишнього середовища, температури. Вона поділяється на газову, високотемпературну і корозію в неводних середовищах.

Електрохімічна корозія – окисно-відновні процеси, які проходять у присутності електроліту і виникають внаслідок різниці електродних потенціалів між різними за активністю металами за рахунок виникнення великої кількості мікроскопічних гальванічних пар. Процес корозії супроводжується переміщенням електронів від більш активного металу (анод) до менш активного (катод) і призводить до руйнування більш активного металу. Електрохімічна корозія спостерігається також, коли на поверхні одного і того самого металу є ділянки, які відрізняються за своїми хімічними і фізичними властивостями. Розрізняють корозію з водневою та з кисневою деполяризацією. Воднева деполяризація 2H⁺ + 2 ē = H₂ переважно спостерігається в кислому середовищі (pH < 7). Поширеною є корозія з кисневою деполяризацією. У нейтральних і лужних розчинах (pH 7) на катоді відбувається такий процес: О₂+ 4ē + 2Н₂О = 4ОН^–

Залежно від середовища, в якому відбувається електрохімічна корозія, розрізняють атмосферну корозію, корозію в електролітах і ґрунтову корозію. Розглянемо електрохімічну корозію на прикладі корозії заліза.

Якщо корозія відбувається в розчині кислоти (рН<7), то відбуваються такі реакції: Анодний процес Fe⁰– 2ē = Fe²⁺

Катодний процес 2Н⁺ + 2ē = Н₂

Fe⁰+ 2Н⁺ = Fe²⁺ + Н₂

Корозія заліза в нейтральному або в лужному середовищі:

Анодний процес Fe⁰– 2ē = Fe²⁺

Катодний процес O₂+ 4ē + 2 H₂O =4OH^–

2 Fe + O₂+ 2 H₂O = 2 Fe(OH)₂

Ферум (ІІ) гідроксид, що утворюється, легко окиснюється киснем повітря:

4Fe(OH)₂ + O₂ + 2H₂O = 4Fe(OH)₃

За характером пошкодження металів розрізняють суцільну і місцеву корозії. Суцільна – руйнування охоплює всю поверхню металу, місцева – пошкодження мають локальний характер.

Корозія металів завдає великої шкоди народному господарству. Це визначає важливість заходів, спрямованих на захист металів від корозії.

Залежно від способу захисту металів від корозії розрізняють такі методи захисту:

підвищення хімічної стійкості металу (легування металів); ізоляція поверхні металу від агресивного середовища (нанесення металічних та неметалічних покрить); зміна властивостей агресивного середовища; електрохімічний захист, хімічний захист.

Легування металів. Для поліпшення властивостей металів і забезпечення їхньої корозійної стійкості до складу сплавів вводять різні речовини (легуючі добавки). Корозійну стійкість сталі можна підвищити введенням хрому, нікелю, молібдену, вольфраму.

Протекторний (електрохімічний) захист: метал, що захищають, приводять у контакт з поверхнею іншого металу, який має більш електронегативне значення електродного потенціалу. В утвореній гальванопарі приєднаний метал є анодом, який руйнується, а металева конструкція (катод) не кородує. Приєднаний анод є протектором.

Хімічні методи захисту базуються на використанні інгібіторів корозії – речовин, які гальмують швидкість корозії. Їх вводять у робоче середовище або наносять на метал. Інгібітори адсорбуються на поверхні металу і тим самим запобігають перебігу корозійних процесів. Деякі інгібітори сприяють видаленню кисню (окисника) з робочого середовища, що також гальмує швидкість корозійного процесу.

Дослід 1. Корозія, що виникає при контакті двох різних металів

У скляну трубку, зігнуту під кутом, налити розчин з молярною концентрацією еквівалентів сульфатної кислоти 0,01 моль/л. В одне коліно трубки ввести смужку цинку і відзначити швидкість виділення водню (швидко чи повільно) і стан поверхні металу. В інше коліно ввести мідний дріт (зачистити!) і відзначити, чи реагує мідь з кислотою. Доторкнутися мідним дротом до поверхні цинку і відзначити, з поверхні якого металу і з якою швидкістю виділяється водень. Пояснити причину зміни швидкості реакції. Записати рівняння процесів. Який висновок для практики можна зробити з цього досліду?

__________________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________________

Дослід 2. Корозія в результаті різного доступу кисню

На залізну (сталеву) пластину, попередньо зачищену наждаковим папером, помістити краплю розчину, що включає такі компоненти: К₃[Fe(CN)₆], NаС1, фенолфталеїн. Через 3 – 5 хвилин відзначити зміни. Звернути увагу на забарвлення середньої і периферійної частини плями. Яка частина є анодом, а яка катодом? Записати рівняння катодного й анодного процесів. Пояснити роль кожного з компонентів розчину.

___________________________________________________________________________________

Дослід 3. Анодні та катодні покриття

У фарфорові чашечки налити розчин натрій хлориду і додати декілька крапель розчину K₃[Fe(CN)₆]. В одну чашечку занурити смужку оцинкованого, а в іншу – смужку лудженого заліза, попередньо зробивши на їх поверхні подряпини. Через 3 – 5 хвилин відзначити зміни. Записати рівняння анодного і катодного процесів. Зробити висновок про захисну дію різних металів.

___________________________________________________________________________________

Дослід 4. Протекторний захист

У дві пробірки налийте по 3 мл розчину з молярною концентрацією еквівалентів сульфатної кислоти 0,2 моль/л і по 2 краплі розчину K₃[Fe(CN)₆]. В одну пробірку занурте цинкову пластину, з’єднану з залізною скріпкою, а в другу – мідну пластинку, з’єднану з залізною скріпкою. В якій пробірці проходитиме корозія заліза? Чим пояснюється відсутність корозії в іншій пробірці? Напишіть рівняння катодного та анодного процесів. Який із металів у кожній парі є протектором?

___________________________________________________________________________________

Задачі та вправи для самоконтролю

1. При електролізі водного розчину хром (ІІІ) сульфату струмом силою 2 А маса катода збільшилася на 8 г. Протягом якого часу проводили електроліз?

2. При електролізі водного розчину станум (ІІ) хлориду на аноді виділилося 4,48 л хлору (умови нормальні). Знайти масу олова, що виділилося на катоді.

3. У водному розчині ферум (II) сульфат окиснюється розчиненим у воді киснем з утворенням основної солі. Написати рівняння реакції, що протікає при цьому.

4. Як впливає на корозію заліза його контакт з іншими металами? Який метал буде руйнуватися першим на ушкодженій поверхні лудженого, оцинкованого і нікельованого заліза?

Лабораторна робота № 10

КОНСТРУКЦІЙНІ МЕТАЛИ (алюміній, магній, кальцій)

Теоретична частина

Властивості

Метали

Мg

Активність як відновників

зменшується ®

Здатність йонів відновлюватися

збільшується ®

Взаємодія з киснем

швидко окиснюються

окиснюються при звичайній температурі

–

окиснюються при нагріванні

не окиснюються

Взаємодія з водою

витісняють Н₂ при звичайній температурі

витісняють Н₂ тільки при нагріванні здатність зменшується ®

–

Н₂не витісняють

Взаємодія з кислотами

витісняють Н₂з кислот, утворюючи сіль (Н₂SO₄ тільки розведена)

–

Окиснюються HNO₃ i Н₂SO₄конц.

Не окиснюються HNO₃ i Н₂SO₄конц.

Знаходження в природі

У виді сполук

У вигляді сполук і простої речовини

У вигляді простої речовини

Промислові способи одержання

Електроліз розплавів сполук

1) відновлення оксидів Карбоном, 2) алюмінотермія, 3) електроліз водних розчинів

Термічний розклад сполук

Дослід 1. Оксиди і гідроксиди магнію та кальцію

Помістіть в одну пробірку небагато магній оксиду, а в іншу – стільки ж кальцій оксиду. Налийте в обидві пробірки води. Спостерігайте зміни, що відбуваються в пробірці з кальцій оксидом. Переконайтеся в лужності середовища, кілька разів сильно струснувши пробірки і додавши фенолфталеїну. Який з гідроксидів має більш лужні властивості? Напишіть відповідні рівняння реакцій.

Дослід 2. Дія лугів і кислот на алюміній

Дослід проводиться під тягою! Помістіть в трипробірки небагато алюмінієвих стружок і додайте в першу 2 – 3 мл розчину з масовою часткою натрій гідроксиду NaOH 30 %, у другу – 2 – 3 мл розведеного розчину хлоридної кислоти НСl, у третю – 2 – 3 мл концентрованого розчину нітратної кислоти НNO₃. Пробірки з розчинами лугу і нітратної кислоти нагрійте. У концентрованій НNO₃ алюміній не розчиняється. Поясніть механізм реакції алюмінію з лугами. Поясніть різне відношення до хлоридної і нітратної кислот. Напишіть відповідні рівняння реакцій. ___________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

Дослід 3. Взаємодія алюмінію з водою

Помістіть у пробірку стружки алюмінію (приблизно 1 г) і збовтайте з 2 мл води. Що відбувається? Додайте 1 - 2 мл розведеного розчину натрій гідроксиду і прокип'ятіть стружки з лугом для видалення захисного шару. Злийте рідину, кілька разів промийте стружки водою і залиште їх у воді. Чи спостерігаєте виділення газу? Напишіть відповідні рівняння реакцій.

_________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

Дослід 4. Амфотерність алюміній гідроксиду. Одержіть алюміній гідроксид і переконайтеся в його амфотерності. Для цього розділіть алюміній гідроксид дві пробірки і в одну – налийте кислоту, а в іншу – луг. Опишіть свої спостереження і складіть рівняння реакцій з огляду на те, що алюміній гідроксид з лугом утворює алюмінат натрію чи калію.

Контрольні запитання і задачі

1.На зразок сплаву міді з алюмінієм подіяли 1 г надлишком розчину лугу. Залишок промили і розчинили в нітратній кислоті, розчин випарили, осад прожарили. Одержано 0,4 г нового залишку. Визначте масові частки міді та алюмінію в сплаві.

2. Маємо суміш стружок алюмінію, цинку та міді. Маса твердого залишку після обробки зразка цієї суміші масою 8 г надлишком концентрованої нітратної кислоти становила 1,52 г. Зразок цієї ж суміші масою 3 г внесли у надлишок концентрованого розчину лугу. Маса нерозчинного залишку становила 0,6 г. Визначте масові частки металів у суміші. (19% Аl; 61% Zn; 20 % Cu).

КОНСТРУКЦІЙНІ МЕТАЛИ (залізо, кобальт, нікель)

Дослід 1. Дія кислот на залізо

Помістіть в три пробірки по декілька крупинок заліза і додайте в першу – розведеної хлоридної кислоти, в другу – розведеної ортофосфатної кислоти, в третю – розведену нітратну кислоту. В якій із пробірок швидше протікає реакція?

Добре зачищену наждаком стальну пластинку з м’якої сталі занурте в концентровану нітратну кислоту (під тягою!). Спочатку відбувається бурхлива реакція, потім швидко припиняється. Чому? Поясніть дію нітратної кислоти на залізо.

Дослід 2. Окиснення сполук заліза (ІІ)

Наливають у пробірку 1-2 мл свіжоприготованого розчину FeSO₄, підкислюють його H₂SO₄ і додають кілька крапель розчину KMnO₄. Чому розчин знебарвлюється? Складіть рівняння реакції окиснення FeSO₄у Fe₂(SO₄)₃.

_____________________________________________________________________________________

Дослід 3.Добування гідроксидів феруму (ІІ), кобальту (ІІ), ніколу(ІІ).

Налийте в три пробірки по 1 мл розчинів солей феруму(ІІ), кобальту(ІІ), ніколу(ІІ ) і додайте по краплям розчин натрій гідроксиду. В пробірці із сіллю кобальту спочатку випадає синій осад основної солі кобальту. Додайте ще невелику кількість лугу і нагрійте пробірку. Відмітьте зміну забарвлення внаслідок утворення рожевого Со(ОН)₂.

_____________________________________________________________________________________

Контрольні запитання і задачі

1. При спалюванні зразка сталі масою 5 г виділилося 0,1 г вуглекислого газу. Яка масова частка Карбону в сталі?

2. Після обробки 2,8510 г стружок чавуну одержано 0,0824 г SiO₂. Обчисліть масову частку Силіцію в зразку чавуну.

3. Під час дії хлоридної кислоти на суміш заліза з алюмінієм масою 16,6 г виділився водень об’ємом 10,13 л. Визначте масову частку заліза у суміші.

4. При взаємодії суміші масою 11,65 г, що містить залізо та мідь, з розчином соляної кислоти виділяється 4,48 л водню (н.у.). Визначте масові частки металів у суміші.

КОНСТРУКЦІЙНІ МЕТАЛИ (мідь)

Дослід 1. Дія кислот на мідь

а) Помістіть в пробірки стружки мідіі подійте на них концентрованою та розведеною хлоридною та сульфатною кислотами. Що відбувається? Складіть рівняння реакцій.

_____________________________________________________________________________________

б) Помістіть в пробірки стружки мідіі подійте на них концентрованою та розведеною HNO₃. Що відбувається? Складіть рівняння реакцій, знаючи, що при взаємодії з розведеною HNO₃ утворюється NO, а при взаємодії з концентрованою HNO₃– NO₂.

_____________________________________________________________________________________

Дослід 2.Добування купрум (ІІ) гідроксиду і дослідження його властивостей

а) Помістіть в пробірку по 1 краплі розчину купрум (ІІ) сульфату і розчину з концентрацією лугу 1 н. Обережно нагрійте пробірку з одержаним осадом. Як змінюється колір осаду? Складіть рівняння реакцій утворення купрум(ІІ) гідроксиду та його розкладу.

_____________________________________________________________________________________

б) До осаду купрум (ІІ) гідроксиду додайте в першу пробірку 1 краплю розчину з концентрацією лугу 1н, а в другу розчин з молярною концентрацією сульфатної кислоти 2 моль/л. Запишіть спостереження та зробіть висновок про властивості купрум (ІІ) гідроксиду. Складіть рівняння реакцій.

_____________________________________________________________________________________

Помістіть в пробірку 2 – 3 краплі розчину купрум (ІІ) сульфату і додайте до нього розчин KOH або NaOH. Складіть рівняння реакції та зазначте забарвлення осаду.

По краплям додавайте у пробірку концентрований розчин амоніаку. Спостерігайте за розчиненням осаду і зміною забарвлкення розчину внаслідок утворення йонів [Cu(NH₃)₄]²⁺Складіть рівняння реакцій.

_____________________________________________________________________________________

__________________________________________________________________________________

Дослід 4. Окисні властивості йона Cu²⁺.

Помістіть в пробірку 2-3 краплі розчину купрум(ІІ) сульфату і додайте по краплям розчин KI. Спостерігайте зміну забарвлення розчину та утворення осаду. Складіть рівняння реакції. Утворенний йод відновіть, додавши у пробірку декілька крапель натрій тіосульфату Na₂S₂O₃. На дні пробірки залишиться білий осад Cu₂I₂. Складіть рівняння реакції.

_____________________________________________________________________________________

Контрольні запитання і задачі

1. Масова частка цинку в латуні 32 %, решта – мідь. Скільки треба взяти кожного з металів, щоб приготувати 25 кг сплаву?

2. Масова частка хрому в сплаві 65 %, заліза – 35%. Скільки треба взяти кожного з металів, щоб приготувати 120 кг сплаву?

3. При взаємодії суміші масою 11,65 г, що містить залізо та мідь, з розчином соляної кислоти виділяється 4,48 л водню (н.у.). Визначте масові частки металів у суміші..

РЕКОМЕНДОВАНА ЛІТЕРАТУРА

⇐ Предыдущая 1 2 3 4 5 6 7 89

Дата публикования: 2014-11-29; Прочитано: 686 | Нарушение авторского права страницы | Мы поможем в написании вашей работы!

studopedia.org - Студопедия.Орг - 2014-2024 год. Студопедия не является автором материалов, которые размещены. Но предоставляет возможность бесплатного использования (0.021 с)...