Учебно-методический комплекс дисциплины «Химия» для специальности 5В071700 — «Теплоэнергетика» (стр. 34 )

8. Неочищенная медь содержит примеси серебра и никеля. Что произойдет с этими примесями при электрическом рафинировании меди?

9. Раствор содержит ионы Fe2+ , Ag+ , Pb2+ концентрации. В какой последовательности эти ионы будут выделяться при электролизе, если напряжение достаточно для выделения любого металла.

10. Составьте схемы электролиза водного раствора сульфата цинка, если: а)анод цинковый;

б)анод угольный.

Тестовый контроль:

1. При электролизе водного раствора сульфата калия на катоде протекает процесс:

А) К+ + ё → К°

В) 2Н20 - 4ё → 02о + 4Н+

C) 2Н20 + 2ё → Н2 + 2ОН-

D) 40Н-- 4ё → 02 + 2Н20

2. Первым восстанавливается на катоде в водном растворе (при равенстве концентраций ) катион металла:

A) Fe2+

B) Сu2+

С) Ag+

D) Al3+

E) Ni2+

3. При полном электролизе водного раствора KCI на аноде выделилось 2,8 л газа, а накатоде при (н. у.) выделится:

A) 2,8 л 02

B.) 5,6 л Н2

C) 2,8 л Н2

D) 5,6 л 02

E) 5,6 л Сl2

4. Неверное утверждение:

A) На катоде источника постоянного тока происходит процесс передачи электронов катионам из раствора или расплава, поэтому катод является восстановителем

B) На аноде происходит отдача электронов анионами, поэтому анод является

окислителем

C) На катоде происходит окисление катионов из раствора или расплава

D) На аноде происходит окисление анионов из раствора или расплава

5. Ёмкости, в которых проводится электролиз, называются:

A) Конверторами

B)Электролизерами

C) Электродами

D) Электрофорезами

6. При электролизе водных растворов солей органических кислот на аноде происходит процесс:

A)2RCOO - - 2ё → R - R + С02

B)40Н - - 4ё → 2Н20 + 02о

C) 2RCOO - - 2ё → R - СО - R + 02о

D)2RCOO - - 2ё → 2R - О - R + 2СО2

8. При электролизе раствора хлорида кальция на катоде выделилось 5,6 г водорода. Какой газ выделился на аноде и какова его масса?

A)198,8 г Сl2

B)89,6 г 02

C)243,6 г Сl2

D)102,2 г НС1

E) 202,2 г НС1

9. При электролизе водного раствора смеси солей CrCl3 и NaBr на катоде будет практически выделяться :

A) Сl2

B) 02

C) Na

D) Н2

E) Cr

10. При электролизе раствора CuSO4 на аноде образовалось 570 мл газа (н. у.). Масса меди, выделившейся на катоде:

А) 3,257 г

В) 5,325 г

С) 6,514 г

D) 5,821 г

Е) 4,123 г

Лабораторное занятие 12

Тема: «Коррозия и защита металлов»

Цель занятия: экспериментальное изучение процессов, протекающих при электрохимической коррозии металлических изделий.

Коррозия        это самопроизвольно протекающий, необратимый процесс разрушения металла вследствие его взаимодействия с окружающей средой. Разрушение металла при соприкосновении с электролитом с возникновением        в системе электрического тока называется электрохимической коррозией. В атмосферных условиях роль электролита играет водная пленка на металлической поверхности, в которой растворены электропроводящие примеси. Согласно теории электролитической диссоциации коррозии при соприкосновении металла с электролитом на его поверхности возникает множество микрогальванических элементов. При этом анодами являются частицы металла, катодами - загрязнения, примеси и участки металла, имеющиеся более положительный потенциал. Наиболее часто при коррозии в качестве катодных процессов наблюдается; ионизация кислорода (кислородная деполяризация) и восстановление ионов водорода (водородная деполяризация).

Кроме первичных коррозийных процессов могут протекать в растворе  вторичные процессы (реакции).

Гальванический элементы, возникающие при контакте металла с электролитом (микрогальванические элементы), схематически можно записать в виде формул:

омедненное железо в кислой среде (-) Fe /H2SO4/H2, Сu(+)

омедненное железо в нейтральном растворе (-) Fe/NaCl/ 02 , Сu(+) 1.

Значение темы. Защиты металлов от коррозии является важнейшей народно-хозяйственной задачей. Все многообразие способов защиты металлов от коррозии можно осуществить изоляцией металла от коррозионной среды, изменением свойств коррозийной среды, применением электрохимических средств защиты. Потери от коррозии металлов в мировой экономике огромны, около 10% общей массы потребляемого металла теряется безвозвратно.

Методические рекомендации по проведению работы и обработке экспериментальных данных:

Цель работы. Изучать процесс, называемый коррозией, отличать
химическую и электрохимическую коррозию, научится описывать анодный и
катодный коррозионный процессы.

Ход работы. Лабораторная часть.

Опыт 1. Ряд напряжений.

В три пробирки налить по 2 мл соляной кислоты и поместить в них по кусочку магния, цинка и меди. Все ли металлы вытесняют водород из кислот? Дайте объяснение. 

Опыт 2 .  Коррозия оцинкованного  и луженного железа.

В две пробирки налить Vi их объема дистиллированной воды и добавить по 2-3 капли раствора 2Н серной кислоты и гексацианоферрата (111) калия K3/Fe (CN)6. Последний является чувствительным реактивом на ионы Fe, с которым дает синее окрашивание. Растворы перемешать стеклянной палочной.

Две железные проволочки очистить наждачной бумагой. Одной проволочкой плотно обмотать кусочек цинка, другой - кусочек олова, опустить их в приготовленные растворы. Наблюдать через несколько минут посинение раствора, в который погружена железная проволочка в контакте с оловом. Объяснить появление ионов Fe в растворе. Почему в растворе с парой железо-цинк синее окрашивание не появляется?

Опыт 3. Взаимодействие цинка с серной кислотой в отсутствие и в
присутствие меди.

В две пробирки внести по 5-6 капель 2Н серной кислоты и кусочек чистого цинка. Наблюдается ли вытеснение водорода из серной
кислоты? Коснуться (иной проволочкой кусочка цинка в пробирке. Как
изменится интенсивность выделения водорода и на каком из металлов он
выделяется?

Отнять медную проволоку от цинка и убедиться, что интенсивность выделения водорода снова изменяется. Указать направление перехода электронов в паре цинк-медь. Какой металл будет иметь отрицательный заряд и являться катодом для ионов водорода имеющихся в растворе?  Представить преподавателю на утверждение письменный отчет о
проделанной лабораторной работе.

Вопросы для самопроверки:

1. Что называется коррозией металлов?

2. Какие виды коррозии Вы знаете?

3. В чем отличие электрохимической коррозии от химической?

4. Каким образом можно определить возможность протекания коррозии с выделением водорода и с поглощением кислорода?

5. Какие факторы влияют на скорость коррозии?

6. Составьте схему коррозионного гальванического элемента, образованного железом в контакте с медью: а) в кислой среде; б) во влажной среде. Напишите уравнение реакций, протекающих на анодном и катодном участках элемента.

7. Какой металл в паре Fe –Ni будет растворяться в разбавленном растворе уксусной кислоты? На каком металле выделяется кислород?

8. В контакте с цинком или железом коррозия магния будет происходить сильнее? Приведите схему процесса коррозии.

9. Какие существуют методы защиты от коррозии? Охарактеризуйте кратко сущность каждого из них.

10. Какие защитные покрытия вам известны? Приведите примеры.

11. Что такое анодные и катодные металлические покрытия? Приведите примеры.

12. На чем основана электрохимическая защита металлов и какие разновидности этой защиты вам известны?

13. Какие вещества называют ингибиторами коррозии?

14. Как происходит атмосферная коррозия луженого железа и луженой меди при нарушении покрытия? Составьте уравнения анодного и катодного покрытия.

15. Используя значения стандартных электродных потенциалов, определите, какие металлы можно применять в качестве протекторов для защиты от коррозии изделия из никеля.

Тестовый контроль:

1. Пользуясь рядом стандартных электродных потенциалов, подберите металлы и составьте из них гальванические элементы, ЭДС которых равна 1,94 В:

А) Zn - Сu

В) Fе - Сd

С) Zn - Аg

D) Мg - Sn

Е) Рt - Cr

2. Анодный процесс в гальваническом элементе Fe – Ni в кислой среде:

А) Ni – 2е → Ni 2+

B) 2Н20 + 2ё → Н2 + 2ОН-

C) Fe – 2e → Fe 2+

D) Ni 2+ + 2ё → Ni

E) 2Н20 - 4ё → 02о + 4Н+

3. Пользуясь рядом стандартных электродных потенциалов, укажите правильное значение ЭДС гальванического элемента Fe2+│Fe ║ Ni2+│Ni :

А) - 0,19 В

В) + 0,19 В

С) - 0,69 В

D) + 0,69 В

Е) - 0,47 В

4. Гальванический элемент с целью получения максимальной э. д.с. следует составить из полуэлементов:

A) Cu2+ | Cu и Pb2+ | Pb

B) Cr3+ |Cr и Fe2+ | Fe

C) Pb2+ | Pb и Cr3+ |Cr

D) Cr3+ |Cr и Cu2+ | Cu

E) Pb2+ | Pb и Fe2+ | Fe

5. При равенстве концентраций в водном растворе, первым восстанавливается на катоде катион металла :

A) Fe2+

B)Сu2+

С) Ag+

D) Na+

Е) Zn2+

6. При коррозии сплава золота и меди в нейтральной среде, содержащей

растворённый кислород, на катоде восстанавливается :

А) золото;

В) медь;

С) кислород;

D) вода.

7. На отрицательном электроде гальванического элемента протекает процесс:

A) окисления;

B) восстановления;

C) обмена электронами;

D) нет правильного ответа;

Е) обмена ионами металла.

8. На положительном электроде гальванического элемента протекает процесс:

A) окисления;

B) восстановления;

C) обмена электронами;

D) нет правильного ответа;

Е) обмена ионами металла.

9 В золотых сплавах Сu является важным компонентом, так как придаёт им твёрдость и прочность. Подвергаются ли такие сплавы коррозии?

А) да, т. к. Сu – анод, в гальванопаре окисляется;

В) нет, гальванопара не образуется;

С) зависит от доли Сu в сплаве;

D) да, т. к. идёт окисление золота;

Е) нет правильного ответа.

10. При коррозии сплава железа и меди в кислой среде на катоде восстанавливается :

А) железо;

В) медь;

С) кислород;

D) водород;

Е)нет правильного ответа.

Лабораторное занятие 13

Тема: «Получение и свойства комплексных соединений»

Цель занятия: углубление знаний о донорно – акцепторном взаимодействии между молекулами; знакомство с комплексными соединениями (КС), их номенклатурой, образованием, стойкостью; формирование понятий о различии между простыми и комплексными