Опыт2. Реакции обнаружения галогенид-ионов.
В три пробирки налейте по 1-2 мл растворов : в первую – хлорида натрия, во вторую – бромида калия и в третью – йодида калия. Во все три пробирки добавьте по 2-3 капли нитрата серебра. Какого цвета получены осадки?
Напишите уравнения реакций.
Опыт3 . Окислительные свойства солей хлорноватой кислоты.
В пробирке к 1-2 мл хлората калия долить такой же объем йодида калия. Проходит ли реакция? Добавить в пробирку 3-4 капли разбавленной серной кислоты. Произошло ли изменение цвета раствора в пробирке?
Напишите уравнения реакций, учитывая, что окислительными свойствами в растворе обладает кислота HClO3 , не ее анион ClO31-.
Опыт 4 . Взаимодействие галогеноводородных кислот с металлами.
В 2 пробирки налейте по 1-2 мл хлороводородной кислоты и поместите в одну пробирку гранулу цинка , а в другую – кусочек медной проволокию В какой пробирке проходит реакция? Какой газ выделяется?
Напишите уравнение реакции.
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 12
ЭЛЕКТРОДНЫЕ ПОТЕНЦИАЛЫ
I . Разделы теоретического курса для подготовки к лабораторной работе.
Особенности химической связи в металле. Возникновение скачка потенциала на границе раздела: металл-электролит. Анодный и катодный процессы. Электродный потенциал. Стандартный электродный потенциал. Ряд стандартных электродных потенциалов и ряд активностей металлов. Гальванический элемент. Равновесный (обратимый) электродный потенциал. Уравнение Нернста. Концентрационный элемент. Неравновесный (необратимый) электродный потенциал. Представление о коррозионном процессе.
II . Вопросы и упражнения
1. Почему растворение металла в электролите связано с процессом окисления?
2. Что такое электродный потенциал? Какой: термодинамической или кинетической характеристикой системы «металл – электролит» он является?
3. Что такое «анодный процесс»? Напишите уравнения анодного процесса при растворении а) меди, б) цинка, в) серебра.
4. Что такое «катодный процесс»? Напишите уравнения катодного процесса при контакте а) меди с раствором сульфата меди, б) цинка с раствором хлорида цинка, в) серебра раствором нитрата серебра.
5. Что такое «стандартный электродный потенциал»? Почему ряд стандартных электродных потенциалов тождественен ряду активностей металлов?
6. Какой металл является анодом и какой катодом в гальванических элементах а) Zn/Zn(NO3)2 // AgNO3/Ag; б) Mg/MgSO4 // CuSO4/Cu? В каком направлении будут перемещаться электроны во внешней цепи каждого из этих элементов? Напишите уравнения электродных процессов, превалирующих на каждом из элементов.
7. Вычислите значение электродного потенциала серебра в растворе нитрата серебра с активностью собственных ионов 10-5 моль/л.
8. Гальванический элемент составлен из стандартного цинкового электрода и хромового электрода, погруженных в раствор , содержащий ионы Cr+3 . При какой концентрации ионов хрома ЭДС этого элемента будет равна нулю?
9. Чем отличается равновесный (обратимый) потенциал металла от неравновесного (необратимого)? Напишите уравнения анодного и катодного процессов при растворении цинка а) в растворе нитрата цинка; б) в растворе соляной кислоты, г) в растворе хлорида натрия.
III . Экспериментальная часть
Приборы и реактивы. Потенциометр, электролитические ячейки, стакан на 50 мл, хлорсеребряный электрод сравнения, рабочие электроды: цинковый, медный и железный. Растворы хлорида калия (1М), соли железа (II), сульфата меди и сульфата цинка (1 М, 10-1 М, 10-2 М, 10-3 М), раствор гексацианоферрата (III) калия.
Рис. 1 Схема установки для измерения потенциала.
1 - электрохимическая ячейка с электролитом;
2 – исследуемый металл (рабочий электрод);
3 – потенциометр;
4 – электрод сравнения;
5 – стаканчик с раствором хлорида калия
Рис.2 Схема химического гальванического элемента
1 – электрохимическая ячейка с раствором хлорида калия; 2 – железный электрод;
3 соединительный провод; 4 – цинковый (медный) электрод; 5 – ячейка с раствором сульфата цинка (сульфата меди);
6 – стаканчик с раствором хлорида калия
Выполнение работы.
Опыт 1. Изучение характера поведения металла при работе гальванических элементов.
1а) Стержень цинкового электрода зачистите наждачной бумагой, промойте водой и высушите фильтровальной бумагой. Вставьте стержень электрода в одну из ячеек и заполните ее 1М раствором сульфата цинка таким образом, чтобы в носике ячейки не осталось пузырьков воздуха. В небольшой химический стакан налейте раствор хлорида калия. Установите ячейку в штативе рядом со стаканчиком с хлоридом калия, погрузив носик ячейки в раствор KCl (рис.1). В этот же стаканчик погрузите носик хлорсеребряного электрода сравнения. Подключите электрод сравнения и рабочий электрод к потенциометру и через 3 - 5 минут после подключения определите потенциал цинкового электрода по отношению к хлорсеребряному электроду сравнения.
Действуя аналогично, определите потенциалы железного электрода в 3% растворе хлорида калия и медного электрода в 1М растворе сульфата меди. Какой металл выступает в роли анода, а какой – в роли катода в каждом из опытов?
Напишите уравнения полуреакций, проходящих на аноде и катоде в этих опытах.
1б) Составьте гальванический элемент из цинкового электрода в растворе своей соли и железного электрода в растворе хлорида натрия, соединив между собой их клеммы (рис. 2). Дайте элементу поработать 10 - 15 минут, после чего разберите элемент. Из ячейки, где находился железный электрод, перелейте часть электролита (около 5 мл) в стаканчик. Добавьте туда же 1 микрошпатель сухой соли гексацианоферрата (III) калия. Что наблюдается?
Повторите эксперимент, предварительно тщательно зачистив железный электрод и ополоснув дистиллированной водой и залив в ячейку свежий раствор хлорида натрия, а цинковый электрод заменив на медный, опущенный в раствор своей соли. Дайте элементу поработать 10 - 15 минут, после чего разберите элемент. Из ячейки, где находился железный электрод, перелейте часть электролита (около 5 мл) в стаканчик. Добавьте туда же 1 микрошпатель сухой соли гексацианоферрата (III) калия. Что наблюдается в новом эксперименте?
Чем вы можете объяснить, что эффекты, которые вы наблюдали при добавлении раствора гексацианоферрата (III) калия в первом и во втором случае, не совпадали?
Какой металл выступает в роли анода, а какой – в роли катода в каждом из опытов? Напишите уравнения полуреакций, проходящих на аноде и катоде в обоих экспериментах.