- •Коррозия и защита металлов строительных и конструкционных материалов.
- •Коррозия и защита металлов строительных и конструкционных материалов.
- •с методическими указаниями
- •ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 22
- •Цель работы: изучить процесс образования электродного потенциала, измерить равновесный потенциал металла в водном растворе его соли и ориентировочно определить его химическую активность относительно водорода.
- •ЗАДАЧА ЛАБОРАТОРНОГО ИССЛЕДОВАНИЯ
- •ОПИСАНИЕ ЛАБОРАТОРНОЙ УСТАНОВКИ
- •ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ И ОФОРМЛЕНИЯ РЕЗУЛЬТАТОВ
- •Равновесный потенциал металла в растворах его соли
- •Раствор
- •Цинк
- •ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 23
- •СВЕДЕНИЯ ИЗ ТЕОРИИ
- •Рис. 1. Схема коррозионного элемента
- •ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 24 Д
- •ГАЛЬВАНИЧЕСКОЕ ЦИНКОВАНИЕ
- •СВЕДЕНИЯ ИЗ ТЕОРИИ
- •Гальванический способ нанесения цинкового покрытия
- •ПРАКТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ
- •КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ
- •ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 26
- •СВЕДЕНИЯ ИЗ ТЕОРИИ
- •ПРАКТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ
- •ЛИТЕРАТУРА
- •СВЕДЕНИЯ ИЗ ТЕОРИИ
- •КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ
- •СВЕДЕНИЯ ИЗ ТЕОРИИ
- •Рис. 3. Схема измерений на лабораторной установке
- •ПРАКТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ
- •ОПИСАНИЕ ЛАБОРАТОРНОЙ УСТАНОВКИ
- •ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ И ОФОРМЛЕНИЯ РЕЗУЛЬТАТОВ РАБОТЫ
- •КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ
- •ЛИТЕРАТУРА
Электрохимическую систему испытуемого элемента можно записать
так
(-) Ag | AgCl | KCl нас || KCl нас || CuSO4 | Cu (+).
Для измерения ЭДС или напряжения разомкнутой цени (Uрц) таких гальванических элементов нельзя пользоваться обычным вольтметром, так как приборы этого типа имеют малое внутреннее сопротивление, и в цепи появляется ток. В результате прохождения тока через элемент электроды его резко поляризуются, и их потенциал резко изменяется. Для того чтобы избежать подобного искажения величины ЭДС элемента, измерение ее проводят либо с помощью вольтметра с входным сопротивлением R>1016 Ом, например, В7-47, либо компенсационным методом. Эти два способа позволяют измерять ЭДС разомкнутой цепи (Uрц), по существу разомкнутого элемента, т.е. когда элемент не работает и сила тока в его цепи I = 0.
ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ И ОФОРМЛЕНИЯ РЕЗУЛЬТАТОВ
1. Для измерения равновесного потенциала металла в растворах его соли преподавателем предлагается один из вариантов таблицы.
Равновесный потенциал металла в растворах его соли
|
|
|
|
|
Таблица |
|
|
|
|
|
|
Вариант |
Металл |
Раствор |
№1 |
№2 |
№3 |
|
электрода |
|
|
|
|
1 |
Медь |
CuSO4, моль/л |
0,01 |
0,1 |
1,0 |
|
|
Коэффициент ак- |
0,41 |
0,16 |
0,042 |
|
|
тивности, fa |
|
|
|
2 |
Цинк |
ZnSO4, моль/л |
0,01 |
0,1 |
1,0 |
|
|
Коэффициент ак- |
0,387 |
0,15 |
0,044 |
|
|
тивности, fa |
|
|
|
3 |
Свинец |
Pb(NO3)2, моль/л |
0,01 |
0,1 |
1,0 |
|
|
Коэффициент ак- |
0,687 |
0,405 |
0,145 |
|
|
тивности, fa |
|
|
|
2.Зачистить поверхность исследуемого электрода наждачной бумагой. Составить испытуемый элемент, как показано на рис. 2.
3.Измерение потенциала металла начинают с растворов №1, №2, №3. При замене раствора в указанном порядке испытуемый электрод и электролитический ключ промывать водой не нужно.
4.Измеряют ЭДС элемента, т.е. напряжение на элементе при разомкнутой цепи (Uрц).
8
Полярность электродов у исследуемого элемента определяют по катодному вольтметру. При измерении Uрц исследуемого элемента стрелка или интервал катодного вольтметра должны находиться в пределах выбранной шкалы. При этом к положительной клемме прибора будет подключен положительный электрод исследуемого элемента, а к отрицательной клемме прибора – отрицательный электрод элемента. Потенциал испытуемого электрода рассчитывается по формуле
Uрц = Е(+) – Е(-) . |
(6) |
Например, при измерении потенциала медного электрода ЕCu2+/Cu в испытуемом элементе
(-) Ag | AgCl | KClнас || KClнас || CuSO4 | Cu (+)
электрод сравнения (Евэс = + 0,2 В) окажется подключенным к отрицательной клемме прибора, а медный – к положительной, тогда
отсюда |
Uрц = Е(+)Cu – Е(-)вэс, |
(7) |
= Uрц + Е-вэс = Uрц + 0,2 В. |
|
|
E0 |
(8) |
|
Cu2+ / Cu |
|
5.Рассчитать теоретически по формуле Нернста и практически по результатам измерений величину потенциала металла в каждом растворе. Построить график зависимости потенциала металла от десятичного логарифма концентрации его ионов в электролите по теоретическим и практическим расчетам.
6.Определить химическую активность исследуемого металла, используя ряд стандартных электродных потенциалов.
7.В практической части отчета показать графическую зависимость ЕCu, EZn = f lg (CCu2+, CZn2+). Сделать выводы. В теоретической части ответить на контрольные вопросы.
8.Оформить и сдать преподавателю отчет по теоретической и практической части работы.
КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ
1.Каковы условия и причины возникновения скачка потенциала на поверхности металлов в водных растворах?
2.Чем отличается понятие о равновесном, неравновесном и стандартном электродном потенциалах? Какова их роль в коррозионных и других процессах?
9
3.Какова методика измерения величины потенциала металлических электродов в водных растворах, их сущность и условия применения?
4.Как рассчитать величину потенциала равновесных электродов с помощью формулы Нернста?
ЛИТЕРАТУРА
1.Коровин Н.В. Общая химия: – М: Высшая школа, 2000. – 558 с.
2.Глинка Н.Л. Общая химия: – М.: Интеграл-Пресс, 2003. – 728 с.
3.Добеш Д.В. Электрохимические константы: Справочник. – М. 1980. – 164 с.
10