Экспериментальная часть

Получение металлов методом вытеснения из соединений

а) Налейте в пробирку 2-4 мл раствора СuSO₄ и опустите в него гранулу цинка. Через 1-2 минуты слейте раствор в другую пробирку, промойте гранулу водой и тщательно осмотрите ее поверхность. Что наблюдаете на поверхности гранулы? Какой металл выделился?

б) В пробирку налейте 2-4 мл раствора (СН₃СОО)₂Pb и опустите в раствор гранулу Zn. Тщательно осмотрите поверхность гранулы Zn. Что наблюдаете? Блестящие кристаллы какого металла выделились на поверхности цинка?

Составьте в 2-х случаях ионные и молекулярные уравнения реакций. Расставьте коэффициенты. Объясните, какие металлы выступают в качестве восстановителей? Как это связано с величиной электродного потенциала φ⁰_Me/Meⁿ⁺ и активностью металлов?

При оформлении отчета ответьте на поставленные в опыте вопросы и сделайте обстоятельный вывод о получении металлов указанным способом. Опишите физические свойства металлов, используемых и полученных в опыте, области их применения в электронной технике.

 

Получение металлов методом электролиза

Водных растворов электролитов

Электролиз раствора СuSO₄. Налейте в электролизер 0,5М раствор СuSO₄, опустите в него графитовые электроды таким образом, чтобы они были погружены на 2-3 см в раствор, подсоедините электроды к источнику постоянного тока: (катод к (–), анод к (+)) и пропустите электрический ток в течение 3-5 минут напряжением 15-20 В. Затем выключите выпрямитель и внимательно осмотрите поверхность катода. Что наблюдаете? Какой металл выделился на катоде? Какой газ выделился на аноде? Запишите схему электролиза, уравнения анодно-катодных процессов и суммарное уравнение. Затем, не отключая электролизера от источника питания, поменяйте электроды в коленах электролизера и подключите электрод с выделившейся медью к (+) источника тока (анод), а электрод без меди к (–) источника тока (катод). Снова пропустите через систему электрический ток. Что происходит с медью на аноде? Какое вещество выделяется на катоде (докажите)? Выключите электролизер, отключите электроды. Запишите схему и уравнения анодно-катодных процессов, протекающих при электролизе сульфата меди на медном аноде.

Электролиз раствора NiSO₄. Повторите опыт с 2н раствором NiSO₄ и составьте схему электролиза на графитовых электродах и отдельно на никелевом аноде. Учитывая, что соль NiSO₄ в водном растворе подвергается гидролизу, вычислите значения РН указанного раствора, учитывая только первую стадию гидролиза. Запишите уравнения анодно-катодных процессов и суммарное уравнение. Докажите расчетом, при каком значении РН возможно выделение никеля на катоде.

    При оформлении отчета ответьте на поставленные в опыте вопросы и сделайте обстоятельный вывод о возможности получения металлов методом электролиза.

 

Образование гальванических пар

При физико-химических процессах взаимодействия

Налейте в 2 пробирки 2-3 мл разбавленного раствора Н₂SO₄ и добавьте в обе пробирки по грануле Zn. В одну из пробирок добавьте несколько капель раствора СuSO₄. Внимательно наблюдайте за поверхностью Zn. Запишите наблюдения. Обратите внимание на интенсивность выделения газа в обоих случаях, а также на изменение окраски раствора СuSO₄.

Что наблюдаете в пробирке с раствором СuSO₄? Как изменилась поверхность цинковой гранулы? Какой металл выделился? Что происходит при контакте двух металлов, находящихся в растворе электролита? По результатам опыта укажите, какие металлы находятся в контакте друг с другом? Выпишите их электродные потенциалы и укажите, какой металл будет являться анодом, а какой - катодом? Составьте схему микрогальванического элемента, запишите уравнения анодно-катодных процессов, суммарное уравнение электрохимических процессов. Какой металл будет подвергаться разрушению? Как называется такая коррозия?

При оформлении отчета ответьте на поставленные в опыте вопросы и сделайте обстоятельный вывод об образовании микрогальванических пар при физико-химических процессах взаимодействия и разрушении активных металлов.

 

 

2.4. Пассивирование алюминия и разрушение пленки Al₂O₃

Хлорид ионами

 

В химический стаканчик поместите гранулу алюминия и добавьте 2-4 мл концентрированной H₂SO₄ (опыт проводите в вытяжном шкафу!). Затем пинцетом достаньте гранулу Al, промойте дистиллированной водой и поместите в другой стаканчик с раствором медного купороса СuSO₄. Выделение меди на Al грануле не происходит. Почему? Запишите уравнения реакции взаимодействия Al с концентрированной серной кислотой, учитывая, что при взаимодействии Al с концентрированной серной кислотой на поверхности металла образуется оксидная пленка Al₂O₃.

Достаньте Al-гранулу из раствора СuSO₄, промойте водой и опустите ее в 15% раствор HCl. Что наблюдаете? Выделение Н₂ на поверхности гранулы указывает на разрушение оксидной пленки и взаимодействие алюминия с раствором HCl. Запишите уравнение реакции. Промойте гранулу водой и быстро вновь внесите в раствор СuSO₄. Что наблюдаете на поверхности алюминия? Происходит ли обесцвечивание раствора? Какой металл выделяется на Al-грануле? Запишите уравнение реакции. Что происходит при контакте двух различных металлов, находящихся в среде электролита? Как называется такая коррозия? Составьте схему микрогальванического элемента и запишите уравнения анодно-катодных процессов. Какой металл подвергается коррозии и почему? Какую роль играют хлорид ионы в данном процессе?

    При оформлении отчета ответьте на поставленные в опыте вопросы и сделайте обстоятельный вывод о явлении и роли пассивации алюминия.

 

Качественное определение свинца и олова