10.3. Рабочее задание

10.3.1. Коррозия меди при контакте с йодом

Внесите в тигель несколько кристаллов йода. Медную проволоку зачистите наждачной бумагой и прикрепите к крышке тигля. Закройте тигель крышкой, поставьте на кольцо штатива и слегка нагрейте. Через 2-3 мин. прекратите нагревание, дайте тиглю остыть и снимите с него крышку. Пронаблюдайте изменение поверхности медной проволоки в результате химической коррозии, протекающий по реакции

2Cu + J₂  Cu₂J₂.

Укажите окислитель и восстановитель и составьте электронные уравнения происходящих процессов.

10.3.2. Коррозия при контакте двух металлов

Возьмите две канцелярские скрепки, в одну из них закрепите пластинку меди, в другую – гранулу цинка. В две пробирки налейте по 2-3 мл серной кислоты и 2-3 капли красной кровяной соли K₃[Fe(CN)₆] и опустите в одну пробирку скрепку с медью, в другую – с цинком.

Укажите, какой из металлов корродирует (окисляется) в первом и втором случаях, имея в виду, что только присутствие ионов Fe²⁺ окрашивают раствор в синий цвет вследствие образования «турнбулевой сини» Fe₃[Fe(CN)₆]₂ по уравнению

3 Fe²⁺ + 2 K₃[Fe(CN)₆] = Fe₃[Fe(CN)₆]₂ + 6К⁺.

Запишите схемы двух коррозионных элементов и уравнения процессов, протекающих на аноде и катоде. Укажите механизм коррозии.

10.3.3. Факторы, влияющие на скорость коррозии

А. Влияние хлорид - иона на коррозию алюминия

В две пробирки налейте по 2-3 мл сульфата меди и в каждую из них поместите по кусочку алюминия. В одну из пробирок добавьте немного кристаллического хлорида натрия. В какой пробирке быстрее окисляется алюминий? Напишите реакцию взаимодействия алюминия с сульфатом меди. Как влияет присутствие хлорид-иона на коррозию алюминия? Напишите электронные уравнения коррозионных процессов.

Б. Влияние ОН^- иона на скорость коррозии (активаторы и ингибиторы коррозии)

Возьмите две пробирки, налейте в них по 2–3 мл соляной кислоты. В одну опустите гранулу алюминия, в другую – железную скрепку. Нагрейте обе пробирки до равномерного выделения пузырьков водорода. Запишите уравнения происходящих реакций. Затем в обе пробирки добавьте около 0, 5 мл концентрированного раствора NaOH. Что происходит? Запишите наблюдения в тетрадь. Какую роль играет ион ОН ^– в каждом рассмотренном случае?

10.3.4. Защита металлов от коррозии

В две пробирки налейте по 2-3 мл соляной кислоты и добавьте по 2-3 капли реактива на ион Fe²⁺ - К₃[Fe(CN)₆]. В одну пробирку опустите пластинку оцинкованного железа, а во вторую – луженого. На каждой пластине предварительно сделайте глубокую царапину. На каком образце появилось синее окрашивание? Какое железо – луженое или оцинкованное - подвергается коррозии? Составьте схемы коррозионных элементов и уравнения происходящих процессов. Укажите способ защиты.

10.4. Выполните упражнения

10.4.1. По какому механизму будет протекать коррозия железа с примесью цинка, если образец находится в электропроводящей среде? Напишите уравнения электродных процессов для образца, контактирующего с влажной атмосферой и раствором, имеющим слабокислую среду.

10.4.2. Будут ли защищать железо от коррозии металлические покрытия из хрома, никеля, кадмия при нарушении их целостности? Ответ поясните, написав уравнения электродных процессов (среда кислая). Какое из указанных покрытий будет более длительное время защищать железо от коррозии, если покрытия не нарушены? Почему?

10.4.3. Можно ли проводить клепку стальных листов медью? Дайте ответ, приведя уравнения электродных процессов, проходящих при нахождении образца во влажном воздухе, содержащем СО₂. (Электродный потенциал стали можно считать равным стандартному электродному потенциалу железа).

10.5. Выводы

10.5.1. Сделайте заключение о сущности коррозии металлов.

10.5.2. Укажите, контакт с какими металлами наиболее опасен при электрохимической коррозии, например для железа.

10.5.3. Объясните суть основных методов защиты металлов от коррозии.

Работа 11. Электролиз водных растворов электролитов

11.1. Цель работы

11.1.1. Познакомиться с процессом электролиза водных растворов электролитов.

11.1.2.Установить последовательность разряда катионов и анионов при электролизе.

11.1.3. Выявить роль инертного и активного анода при электролизе.

11.2. Подготовка к работе

11.2.1. Теоретические сведения

^{Электролизом называют совокупность процессов, происходящих на электродах при прохождении постоянного электрического тока через раствор или расплав электролита. Сущность электролиза заключается в том, что на катоде происходит процесс восстановления, на аноде – процесс окисления. При наличии нескольких окислителей и восстановителей на к}атоде первым восстанавливается тот окислитель, потенциал которого наиболее положительный; на аноде первым окисляется тот восстановитель, потенциал которого более отрицательный.

Рассматривая электролиз водных растворов, необходимо учитывать, что молекулы воды также могут участвовать в процессе электрохимического восстановления и окисления.

При прохождении электрического тока через электрохимическую систему изменяются потенциалы электродов, то есть возникает электродная поляризация. Различают катодную поляризацию – смещение потенциала катода в более отрицательную область и анодную – смещение потенциала анода в более положительную область. Решая вопрос о последовательности процессов, протекающих на катоде и аноде при электролизе, необходимо учитывать как величину потенциалов этих процессов, так и поляризацию электродов.

Процессы, протекающие на аноде, зависят не только от состава электролита, но и от материала анода. Различают электролиз с инертным анодом и активным анодом. Инертный анод (Pt, Au, графит) не участвует в окислительно-восстановительных процессах. Активный или растворимый (Zn, Cr, Fe, Cd, Ni, Cu, Ag) анод сам окисляется.

Для определения порядка протекания окислительно-восстановительных процессов на электродах при электролизе водных растворов нужно руководствоваться следующими практическими правилами: