Задание 1. Электролиз иодида калия KI.




I. Коррозия металлов и методы защиты от коррозии.

Задание 1. Коррозия металлов в кислой среде.

Zn + 2HCl = ZnCl2 + H2↑ (достаточно активный металл реагирует с кислотой с выделение водорода)

Cu + HCl = нет признаков реакции (Медь стоит после водорода в ряду активности металлов, и не реагирует с кислотами с выделением водорода)

-(анод)Zn|H2O,HCl|| H2O,HCl|Cu(катод)+

EZn­2+/Zn= -0.763B – Анод (-)

ECu2+/Cu=0.338B – Катод (+)

Процессы, возможные на аноде:

· Zn – 2e → Zn2+ (EZn­2+/Zn= -0.763B) → имеет наименьший потенциал, на аноде протекает именно эта реакция

· 2H2O – 4e → 4H+ + O2↑ (Eo2/2H2O=1.2B)

· 2Cl- – 2e → Cl2↑(Ecl2/2Cl- =1.35B)

Процессы, возможные на катоде:

· 2H+ + 2e → H2↑ (кислая среда, поэтому E2H+/H2=0B) протекает именно эта реакция.

Вывод: до начала опыта мы видели, что цинк активно реагирует с соляной кислотой, в то время, как медь не проявляет никаких признаков реакции. Однако, как только образовалась гальванопара, на цинке прекратилось выделение водорода и оно началось на меди. На самом деле медь не начала растворяться в соляной кислоте, просто в результате работы гальванической пары катодный процесс – выделение водорода(катод – пластинка меди), а анодный – растворение цинка(растворение анода), от сюда можно сделать вывод, что контакт более активного металла с менее активным никак не влияет на коррозию исходного металла.

Задание 2. Коррозия при участии гальванических микроэлементов(коррозия углеродной стали).

-(анод)Fe|H2O, K3[Fe(CN)6],NaCl|| H2O, K3[Fe(CN)6],NaCl|C(Fe3C)(катод)+

2 K3[Fe(CN)6] + 3Fe2+ → 6K+ + Fe3[Fe(CN)6]2(ярко-синий)

EFe2+/Fe= -0.441B – Анод(-)

Углерод, как инертный электрод, выступает в качестве катода.

Возможные анодные реакции:

· Fe – 2e → Fe2+ (EFe2+/Fe= -0.441B) → имеет наименьший потенциал, следовательно протекает именно эта реакция.

· 2H2O – 4e → 4H+ + O2↑ (Eo2/2H2O=0.815B)

· 2Cl- – 2e → Cl2↑(Ecl2/2Cl- =1.35B)

Возможные процессы на катоде:

· [Fe(CN)6]3- + e → [Fe(CN)6]4- (E[Fe(CN)6]3-/[Fe(CN)6]4- = 0.543B) → обладает наибольшим потенциалом, поэтому именно она будет протекать на катоде.

· 2H2O + 2e → H2↑ + 2OH- (E2H2O/H2= -0.414B)

Выводы: наблюдая образования многочисленных гальванических микроэлементов(вкрапления углерода в стали) можно сделать вывод, что различные примеси в металле могут служить причиной быстрой коррозии этого металла.

Задание 3. Протекторная защита от коррозии.

+(катод)Fe| H2O, NaCl|| H2O, NaCl |Zn(анод)-

EFe2+/Fe= -0.441B – Катод (+)

EZn2+/Zn = -0.763B – Анод(-)

Анодные процессы:

· Zn – 2e → Zn2+ (EZn2+/Zn = -0.763B) → имеет наименьший потенциал, на аноде протекает именно эта реакция

· 2H2O – 4e → 4H+ + O2↑ (Eo2/2H2O=1.2B)

· 2Cl- – 2e → Cl2↑(Ecl2/2Cl- =1.35B)

Катодные процессы:

· 2H2O + 2e → H2↑ + 2OH- (E2H2O/H2= -0.414B)

Вывод: около железа наблюдается окрашивание раствора в малиновый цвет, а так как индикатор, который мы используем в данном задании – ф/ф, то окраска свидетельствует о щелочной среде, которая наблюдается около железа, следовательно выделяются гидроксид ионы, что является доказательством работы гальванической пары. Из работы можно сделать вывод, что при соприкосновении металла, который мы хотим защитить от коррозии, с более активным металлом(металлом, имеющим меньший потенциал) можно обеспечить протекторную защиту изделия.

Задание 4. Электрозащита от коррозии.

+(анод)Fe |H2O, K3[Fe(CN)6]| Fe(катод)-

Анодные процессы:

· Fe – 2e → Fe2+ (EFe2+/Fe= -0.441B) → имеет наименьший потенциал, протекает именно эта реакция.

· 2H2O – 4e → 4H+ + O2↑ (Eo2/2H2O=0.815B)

· Fe2+ – e → Fe3+ (EFe3+/Fe2+= 0.771B)

Катодные процессы:

· [Fe(CN)6]3- + e → [Fe(CN)6]4- (E[Fe(CN)6]3-/[Fe(CN)6]4- = 0.543B)

· 2H2O + 2e → H2↑ + 2OH- (E2H2O/H2= -0.414B)

На катоде вначале протекает реакция восстановления Fe(III) до Fe(II) в комплексном ионе, но так как красной кровяной соли в растворе не очень много, очень скоро все комплексные ионы оказываются восстановленными, и начинается восстановление водорода из воды.

Вывод: около анода начинает выделятся окрашенная синяя «рубашка»

Fe3+ + [Fe(CN)6]4- → Fe3+[Fe2+(CN)6]-(ярко-синий)

Очевидно, что ионы железа Fe3+ появляются в результате окисления ионов железа Fe2+ до Fe3+ на воздухе, чему способствует кислород, который находится в воздухе.

4Fe2+ + O2 + 2H2O → 4Fe(OH)2+

В ходе работы установили, что отличным способом зашиты металла от коррозии может служить анодная защита, так как анод не коррозирует при пропускании тока.

II. Электролиз водных растворов солей.

Задание 1. Электролиз иодида калия KI.

(Анод) + C|KI, H2O, ф\ф|C – (катод)

Анодные процессы:

· 2I- - 2e → I2↓ (E2I-/I2 = 0.535 B) → имеет наименьший потенциал, протекает именно эта реакция.

· 2H2O – 4e → 4H+ + O2↑ (EO2/2H2O=0.815B)

Катодные процессы:

· 2H2O + 2e → H2↑ + 2OH- (E2H2O/H2= -0.414B) → имеет наибольший потенциал, протекает именно эта реакция.

· K+ + e → K (EK+/K = -2.924B)

Вывод: Растворы окрасились так как идет выделение йода (имеющий желтый цвет) около анода, и выделение гидроксид ионов около катода, если учесть, что в растворе находится ф/ф, который в щелочной среде окрашивается в малиновый цвет, что мы и наблюдаем около катода.

Задание 2. Электролиз сульфата натрия Na2SO4

(Анод) + C|Na2SO4, H2O|C – (катод)

Анодные процессы:

· 2H2O – 4e → 4H+ + O2↑ (EO2/2H2O=0.815B)

· SO42- в водной среде не подвергается окислению.

Катодные процессы:

· Na+ + e → Na (ENa+/Na = -2.711B)

· 2H2O + 2e → H2↑ + 2OH- (E2H2O/H2= -0.414B) → имеет наибольший потенциал, протекает именно эта реакция.

Вывод: предварительно рассчитав анодный и катодные процессы в «анодную» трубку U-образной колбы добавим индикатор метиловый оранжевый, а в «катодную» - фенолфталеин. В результате электролиза выделяются ионы водорода и гидроксид ионы около анода и катода соответственно. В ходе электролиза раствор около анода окрасится в красный цвет, что говорит от выделении ионов водорода а около катода раствор окрасится в розовый цвет, что свидетельствует о наличии гидроксид ионов.

Общий вывод: в ходе работы достаточно подробно изучили основы электрохимии, а точнее коррозию металлов и способы защиты от нее, а так же электролиз водных растворов некоторых солей.

 



Поделиться:




Поиск по сайту

©2015-2024 poisk-ru.ru
Все права принадлежать их авторам. Данный сайт не претендует на авторства, а предоставляет бесплатное использование.
Дата создания страницы: 2018-01-27 Нарушение авторских прав и Нарушение персональных данных


Поиск по сайту: