- •Введение
- •Правила работы в химической лаборатории
- •Реактивы и правила обращения с реактивами
- •Реактивы общего пользования, в том числе реактивы, хранящиеся в вытяжном шкафу, не следует уносить к себе на рабочее место.
- •Меры предосторожности при работе в лаборатории
- •Оказание первой помощи
- •Лабораторный журнал и оформление лабораторных работ
- •Газовые законы и расчет молярных масс газообразных веществ
- •1. Уравнение Бойля-Мариотта и Гей-Люссака
- •5. Закон Дальтона (закон парциальных давлений).
- •Парциальное давление водяного пара в зависимости от температуры воздуха
- •II способ расчета:
- •Лабораторная работа №2 способы выражения содержания растворенного вещества в растворе
- •Раствор – гомогенная система состоящая из двух или нескольких компонентов. Чаще раствор состоит из двух компонентов растворителя и растворенного вещества.
- •Правило смешивания (правило «креста»)
- •Экспериментальная часть
- •Лабораторная работа № 3 определение энтальпии реакции нейтрализации
- •Результаты опыта
- •Значение термодинамических функций
- •Лабораторная работа №4 химическая кинетика
- •Закон действующих масс может быть записан
- •Закон действующих масс имеет вид
- •Лабораторная работа №5 химическое равновесие
- •Красный
- •Б/цв. Желтый синий
- •Лабораторная работа №6 определение молекулярной массы растворенного вещества методом криоскопии. (Глинка н.Л.,2000, 7.1-7.2, Коровин н.В.,2000, §8.1 )
- •Теоретические сведения
- •Возможные виды криоскопических кривых
- •Лабораторная работа №7 коллоидные растворы
- •Выполнение работы:
- •3.1 Приготовление золя берлинской лазури при избытке FeCl3
- •3.2 Приготовление золя берлинской лазури при избытке k4[Fe(cn)6]
- •3.3 Определение знака заряда частиц золя
- •Лабораторная работа №8 свойства растворов электролитов
- •Все электролиты делят на сильные и слабые. Сильные электролиты
- •Слабые электролиты
- •Ионные реакции в растворе
- •Правила составления ионных уравнений реакций
- •Порядок составления ионных уравнений реакции
- •Условия необратимости реакций ионного обмена –
- •PH раствора
- •Изменение окраски кислотно-основных индикаторов в зависимости от pH раствора
- •Гидролиз солей.
- •Отсутствие гидролиза в растворах.
- •Экспериментальная часть
- •2А) Получение осадков соли.
- •2Б) Получение амфотерного гидроксида и исследование его свойств.
- •Смещение равновесия гидролиза при изменении температуры
- •Лабораторная работа №9 определение общей жесткости воды методом комплексонометрического титрования
- •Теоретические сведения.
- •Лабораторная работа №10 окислительно-восстановительные реакции (овр)
- •Расчет степени окисления
- •Окислительно-восстановительные свойства вещества и степени окисления входящих в него атомов
- •Составление уравнений окислительно-восстановительных реакций
- •Экспериментальная часть
- •Электрохимические процессы. Гальванический элемент
- •Экспериментальная часть
- •Лабораторная работа №12 коррозия металлов
- •Теоретические сведения
- •Экспериментальная часть
- •Турнбулева синь
- •Зависимость скорости коррозии железа от рН среды.
- •Лабораторная работа №13 электролиз водных растворов электролитов
- •Лабораторная работа №14 свинцовый аккумулятор
- •Зарядка:
- •Разрядка:
- •Суммарная реакция в аккумуляторе:
- •Лабораторная работа №15 исследование состава и некоторых свойств портландцемента.
- •Молекулярные массы неорганических соединений
- •Электрохимический ряд напряжений металлов
Экспериментальная часть
Выполнение работы: Один из стаканчиков 1 (см.рис.9) заполнить доверху 1М раствором сульфата цинка, другой – 1М раствором сульфата меди. Оба стаканчика поставить в углубления подставки 2. Соединить стаканчики электролитическим мостиком, заполненным насыщенным раствором хлорида калия в смеси с агар-агаром. Опустить в раствор сульфата цинка узкую цинковую пластинку, а в раствор сульфата меди – медную. Соединить электрическим проводом опущенные пластинки с гальванометром. Наблюдать отклонение стрелки гальванометра, указывающее на возникновение электрического тока вследствие разных значений электродных потенциалов цинка и меди.
Запись данных опыта. Изобразить двойной электрический слой на границе раздела металл-раствор его соли на цинковом и медном электродах. Чем они отличаются качественно? Написать уравнения реакций, протекающих на электродах, и суммарное уравнение химической реакции, лежащее в основе работы гальванического элемента. В каком направлении переносятся электроны во внешней цепи? Вычислить стандартную ЭДС элемента. Какие ионы и в каком направлении перемещаются в растворе?
Простейший гальванический элемент состоит из 2-х металлов, различной степени активности, погруженных в растворы собственных солей (электроды I рода). Например: цинковая и медная пластины соединены проводником и погружены соответственно в растворы сульфата цинка и сульфата меди. Найдем значения стандартных потенциалов для меди и цинка
0, 76В 0,34 B.
Цинковый электрод, имеющий меньшее значение электродного потенциала, будет выполнять роль анода, медь – катода.
Схема гальванического элемента
ē
(-) А: Zn | ZnSO4 | | CuSO4 | Cu :К (+)
Процессы, протекающие на электродах:
(-) A: Zn0 – 2 e- Zn2+
(+) K: Cu2+ +2 e- Cu0.
Zn0 + Cu2+ Zn2+ + Cu0 - уравнение токообразующей реакции в ионной форме
Zn+CuSO4ZnSO4+Cu - уравнение токообразующей реакции в молекулярной форме
Лабораторная работа №12 коррозия металлов
(Глинка Н.Л., 2000, 38.5, Коровин Н.В., 2000, глава 10.)
Цель работы: опытным путем изучить процессы химической и электрохимической коррозии металлов; факторы, влияющие на скорость коррозии металлов.
Теоретические сведения
Коррозия – это процесс самопроизвольного разрушения металла под воздействием окружающей среды. В зависимости от механизма протекающих процессов различают химическую и электрохимическую коррозию.
Химическая коррозия происходит под воздействием сухих газов или жидкостей, не проводящих электрический ток.
Электрохимическая коррозия происходит при контакте металлических поверхностей с растворами электролитов и сопровождается возникновением электрического тока.
При соприкосновении металла с электролитом на его поверхности возникает множество микрогальванических пар. При этом анодами являются частицы металла, катодами – загрязнения, примеси и, вообще, участки металла, имеющие более положительное значение электродного потенциала.
В атмосферных условиях роль электролита играет водная пленка, в которой могут быть растворены газы CO2, SO2, H2S, O2. При контакте двух металлов в среде электролита роль анода выполняет более активный металл, который и корродирует. Катодный же процесс зависит от рН среды.
Пример 1. Железо в контакте с медью в кислой среде (рН<7).
Подобные процессы протекают в системах водяного охлаждения тепловозов, где медные трубки холодильников контактируют с чугунными крышками охлаждающих секций. Образуется гальванический элемент, схема и электродные процессы которого представлены следующим образом:
ē
(-) Анод: Fe0 – 2e- Fe2+
(+)Катод: 2 Н+ + 2e- Н2
Fe0 + 2Н+ Fe2+ + Н2
Fe0 + 2НСI FeСI2 + Н2
Железо (анод) разрушается, на катоде выделяется газообразный водород – коррозия с водородной деполяризацией катода.
Пример 2. Железо в контакте с медью в щелочной или нейтральной среде (pH≥7). Схему гальванического элемента и электродные процессы, протекающие в нем, можно представить:
ē
(-)Анод: 2Fe0 -2ē 2Fe+2
(+)Катод: О2 + 2Н2О +4ē 4ОН-
2Fe + O2 +2H2O = 2Fe(OH)2
4Fe(OH)2 + O2 +2H2O 4Fe(OH)3 -ржавчина
Железо (анод) разрушается, на катоде восстанавливается кислород, растворенный в воде – коррозия с кислородной деполяризацией катода.
Скорость коррозии тем больше, чем дальше находятся друг от друга в ряду напряжения металлы, из которых образована гальваническая пара.
Коррозию металла можно затормозить пассивацией и изменением потенциала металла, уменьшением концентрации окислителя, изоляцией поверхности металла от окислителя и пр. Все эти способы защиты можно объединить в группы:
1) защитные покрытия металлов;
2) обработка коррозионной среды;
3) электрохимические методы защиты;
4) получение коррозионно-стойких сплавов.
Рассмотрим первые два способа.
Покрытия, применяемые для защиты металлов, подразделяются на металлические, неметаллические и образованные в результате химической или электрохимической обработки поверхности металла.
Металлические покрытия по характеру защитного действия подразделяются на катодные и анодные.
К анодным относятся такие покрытия, в которых металл покрытия имеет более отрицательное значение электродного потенциала, чем защищаемая деталь. Например, железо, покрытое цинком. При катодном покрытии металл покрытия имеет более положительное значение электродного потенциала, чем сама деталь. Например, железо, покрытое медью или оловом (луженое железо). Пока защитный слой не нарушен, принципиального различия между этими покрытиями нет.
При нарушении целостности катодное покрытие перестает защищать основной металл от коррозии, создавая с ним гальваническую пару, усиливает его коррозию. Анодное же покрытие будет само подвергаться разрушению, защищая тем самым основной металл.
Метод обработки коррозионной среды пригоден для случаев, когда защищаемое изделие эксплуатируется в ограниченном объеме жидкости. Например, скорость процессов кислотной коррозии может быть значительно снижена введением в кислоту ингибиторов – веществ, замедляющих коррозию, в количестве 0,1, 0,5%.
Механизм действия ингибиторов заключается в том, что, адсорбируясь на поверхности металла, они подавляют действие коррозионных микропар, препятствуя катодному или анодному процессу или обоим вместе.
Электрохимический метод защиты основан на торможении анодных или катодных реакций за счет изменения потенциала этих реакций. Одним из электрохимических методов является протекторная защита. Сущность его заключается в том, что к защищаемой конструкции присоединяют протектор, то есть металл, имеющий более отрицательный электродный потенциал. В искусственно созданной корррозионной гальванической паре разрушается протектор, то есть анод, а основной металл сохраняется.