390200 му к лаб раб по неорганической химии
жүктеу 0,83 Mb.
|
- Навигация по данной странице:
- Катодта ғы процестер
- Анодтағы процестер
Жұмыстың орындалуы. Тәжірибелерді өткізу үшін пробиркаға аз мөлшерде 1-2 мл ерітінділер құйылады. Тәжірибе өткізгенде берілген шартты қатал сақтау керек. Тәжірибе нәтижелерін өндеу мынандай талаптардан тұрады: а) реакция барысындағы байқалатын өзгерістерді белгілеу; б) реакция тендеуін жазу. 1 тәжірибе. Калий перманганатынын әр түрлі ортадағы тотықтырғыш қасиеттері. Калий перманганатының ерітіндісін үш пробиркаға құйыңдар. Оның біріншісіне – дәл осындай көлемде күкірт қышқылын, екіншісіне -концентрленген сілті ерітіндісін (NaOH), ал үшіншісіне -ештеңе да құймандар. Үш пробиркаға бір-бір тамшыдан Na2SO3 ерітіндісін (немесе осы заттың ұнтағын) қосындар: біріншісіне-ерітінді түссіз болғанша, екіншісіне-ерітінді жасыл түске боялғанша /K2MnO4/, ал 3-шіне-қүрең тұнба түзілгенше / MnO2/. 2 тәжірибе. Калий бихроматының тотықтырғыш қасиеттері. Екі хромды қышқыл H2Cr2O7 және оның тұзы, мысалы К2Cr2O7 қышқыл ортада Cr+6→Cr+3 ету нәтижесінде күшті тотықтырғыштар болып саналады. Үш пробиркаға К2Cr2O7 ерітіндісін құйындар және дәл осындай көлемде H2SO4 /2н/ ерітіндісін құйындар. Тотықтырғыш ретінде келесі заттар қосылады:1-ші пробиркаға -құрғақ тұз FeSO4 ; 2-ші пробиркаға -құрғақ тұз NaNO2(немесе Na2SO3 ұнтағын); 3-ші пробиркаға - SnCl2 ерітіндісін қосындар. Барлық пробиркаларда калий бихроматтың тоқ-сары түсі жасыл түске айналады. Бұл хромның тотықтырғыш дәрежесі +6-дан +3-қа-дейін өзгергені білінеді. тәжірибе. Галогендер теріс иондарының тотықтырғыш қасиеттері. Пробиркаға 1 мл мөлшерде Fe2(SO4)3 немесе FeCl3 тұзының ерітіндісін және 1 тамшы КI ерітіндісін құйындар. Пробиркаға дистиллинген суды ерітінді ашық сары түске айналғанша қосындар және 1-2 тамшы крахмал қосындар. Ерітіндінің көк түске айналуы оның құрамында бос күйдегі I2 бар екені білдіреді. Бақылау сұрактары 1. Қандай заттар тотықтырғыш, ал қандай заттар тотықсыздандырғыш деп аталады? 2. Неге барлық металдар тотықсыздандырғыш қасиеттін, ал бейметалдар тотықтырғыш пен тотықсыздандырғыш қасиеттерін көрсетеді? 3. Азотпен хлордың келесі қосылыстардағы тотығу дәрежесін көрсетіндер: HNO3, NO, NO2, NH4Cl, HCl, HClO, HClO4. 4. Қандай жағдайда электрондар беріледі, ал қандай жағдайда-қабылданады? S S2– ; Fe0 Fe+2; Fe+3 Fe+2; Sn+2 Sn+4; I - I 0 5. Неге S2–ионы тотықтырғыш қасиетін, S0 атомы тотықтырғыш және тотықсыздандырғыш¸ ал S+6-тек қана тотықтырғыш қасиетін белдіреді ? 6. FeS +HNO3 Fe(NO3)2 + S + NO +H2O реакциясында азот қышқылының қанша молі тотықтырғыш ретінде қатысады? 7. С +HNO3 (сұйыт.) СO2 + NO +H2O тендеуінде 8 моль тотықтырғышпен әрекеттесетін тотықсыздандырғыштың массасын анықтаңыз? 9 лабораториялық жұмыс. Тұздар электролизі Жұмыстын мақсаты. Электролиттердің сулы ерітіндегі электролиз заңдылықтарын зерттеу; еритін және ерімейтін анодтармен электролиз жүргізу Теориялық кіріспе. Электролиз деп сыртқы электр тогының әсерінен электродтарда жүретін тотығу-тотықсыздану процесін атайды. Электролиз кезінде сыртқы ток көзінің электр энергиясы химиялық энергияға айналады. Электр тоғының тотықтыру және тотықсыздандыру қабілеті химиялық тотықтырғыш пен тотықсыздандырғышпен салыстырғанда әлдеқайда күшті болады. Электролизді жүргізу үшін балқыған электролитке немесе электролит ерітіндісіне электродтарды батырып, оларды тұрақты ток көзімен жалғастырады. Электролиз процесі гальваникалық элементтің жұмыс істеу принципіне қарама-қарсы болғандықтан электролиз кезінде теріс электрод катодтың, ал оң электрод анодтың қызметін атқарады. Катодта – тотықсыздану процесі, анодта – тотығу процесі жүреді. Электролиттердің балқымалар мен сулы ерітінділерінің электролиз процесінде бірнеше айырмашылық бар. Мысал ретінде калий хлоридінің балқымасының электролизін қарастырайық: Тұздар балқымаларының электролизі Балқыма арқылы электр тоғы өткенде K+ катионы катодқа, ал хлорид анионы Cl- анодқа қарай қозғалады. Процестің нәтижесінде катодта калий, ал анодта хлор бөлініп шығады. Электрондық теңдеулер нәтижесінде процестің жалпы теңдеуі жазылады: KCl,→ K+ + Cl- катодта: K+ +ē → K0 2 -тотықсыздану анодта: 2Сl- -ē → Cl2 1 -тотығу 2KCl→2K0 + Cl20↑
Тұздардың сулы ерітінділерінің электролизі Бұл процесс балқымалар электролизімен салыстырғанда күрделірек өтеді, өйткені процеске су молекулалары қатысады. Мысалы: калий хлоридінің сулы ерітіндісінің электролизін қарастырайық. Ерітінді арқылы электр тоғы өткенде K+ катионы катодқа, ал Cl- анодқа қарай қозғалады. Бірақ катодта калий ионың орнына су молекулалары тотықсызданады. Анодта хлор ионы тотығады. Осы процестер нәтижесінде жалпы теңдеу жазылады: KCl → K+ + Cl- H2O ↔ H+ + OH- (-) катодта: 2H2O + 2ē → H02↑ +2OH- 2 1 – тотықсыздану (+) анодта: 2 Cl- + 2ē → Cl02↑ 2 1 – тотығу 2KCl + 2H2O → H2↑ + Cl20 + 2KOH Электродтарда қандай процесс жүретінін білу үшін, мына ережелерді қолданамыз: Катодтағы процестер:Электролиз кезінде катодта жүретін катиондардың тотықсыздану ретін қарастырғанда сутегі катиондарының тотықсыздану потенциалын еске алу керек, ол қышқыл ортада Е02Н+/ Н2 = 0,00 В болса, бейтарап ортада Е02Н+/ Н2 = -0,41 В тең. Металдардың стандарттық электродтық кернеу қатарын қарастырғанда, үш жағдай болуы мүмкін (қосымша В ): Стандарттық электродтық потенциалдары төмен металдардың катиондары тотықсызданбайды, ал олардың орнына су молекулалары тотықсызданады, яғни Li –ден Al-ді қоса алғанда –осы металдардың тұздары электролизге ұшыраса, онда катодта су молекулалары тотықсызданып, сутегі газын бөліп шығарады: катодта: 2Н2О +2ē → Н2 + 2ОН- 2) Сутегіге қарағанда төмен, бірақ Al-ге қарағанда стандарттық электродтық потенциалдары жоғары болатын металл катиондары су молекулаларымен бірге катодта тотықсызданады. Яғни Ti-нан Ni- ді қоса алғанда – осы металдардың тұздары электролизге ұшыраса, катодта бір мезгілде екі процесс жүруі мүмкін: металл катиондарының және су молекуларының тотықсыздануы. Катодта: Men+ + nē → Me0 2H2O +2ē → H2 + 2OH- 3) Сутегіге қарағанда стандарттық электродтық потенциалдары жоғары болатын металдар катиондары катодта толық тотықсызданады. Яғни Sn — Au –осы металдардың тұздары электролизге ұшыраса, онда металл катиондары өздері тотықсызданады: Катодта: Men+ + nē → Me0 Анодтағы процестер:Анодта жүретін реакцияларының өзгешілігі –су молекуласының қатысуына және анод жасалған затқа тәуелді болады. 1) Егер оттексіз қышқылдардың тұздары (хлоридтер, иодидтер, бромидтер) электролизге ұшыраса, онда анодта осы қышқылдардың аниондары оңай тотығады: Мысалы: Анодта: 2Br - -2ē→ Br2 Анодта: 2I- -2ē → I2 2) Егер оттекті қышқылдардың тұздары электролизге ұшыраса, онда анодта бұл қышқылдардың аниондары емес, су молекулалары тотығып, (О2) оттегі газын бөліп шығарады:. Анодта: H2O - 4ē→O20 + 4H+
1. тәжірибе. Қалайы хлориді ерітіндісінің электролизі. SnCl2 0,5м. ерітіндісін электролизерге құйыңыз, электродтарды батырып, бірнеше минут электр тогін өткізіңіз. Байқаңыз, катодтың бетінде қалайы пайда болды. Анодты кеңістікте бос хлордың пайда болуын дәлелдеңіз. Ол үшін ток өткізіп, 2-3 минуттан кейін электролизерден анодты шығарыңыз және крахмал мен калий иодиді ерітіндісін аз мөлшерде тез құйыңыз. Зерттеліп отырғанға түсініктеме беріңіз. Электродта өтіп жатқан электролиз схемасын және реакция теңдеулерін құрастырыңыз. Тәжерибені аяқтап, катод электродын 3-5 минутқа Na2S2O3 10% ерітіндісіне батырыңыз және сумен жуыңыз, содан соң KHSO3 батырыңыз және сумен жуыңыз. 2 тәжірибе. Kалий иодиді сулы ерітіндісінің электролизі KI ерітіндісін электролизерге құйыңыз, графитті электродты түсіріп, ток көзіне жалғастырыңыз. Электролиз кезінде бірнеші минуттан кейін катод үстіне қай зат ыршып шығады? Анод үстінде газ пайда бола ма? Графитті электродтар мен катодты және анодты процестердің теңдеулерін жазыңыз. 3 тәжірибе. Натрий сульфатының сулы ерітіндісінің электролизі Натрий сульфатының Na2SO4 сулы ертіндісімен электролизерді толтырыңыз. Нейтралды лакмус (немесе метилоранж) ертіндісін аз мөлшерде қосып, араластырыңыз. Графитті электродтарды түсіріп, ток көзіне жалғастырыңыз. Екі электродта газдың пайда болуын және катодты және анодты кеңістіктердегі түстердің ауысқанын байқаңыз. Катодты кеңістіктегі лакмусты қай иондар көк түске бояды? Катодта қандай газ пайда болды? Анодты кеңістіктегі лакмусты қай иондар қызыл түске бояды? Анодта қандай газ пайда болды? Na2SO4 сулы ертіндісінің электролиз схемасын құрып, электродты процестермен екінші рет қайталанған реакцияларды көрсетіңіз. 4 тәжірибе. Ерімейтін аноды бар CuSO4 ерітіндісінің электролизі. CuSO4 ертіндісін электролизерға құйып, графитті электродтарды түсіріңіз. Ток көзіне қосып, бірнеше минуттан кейін электродтарда газдың ыршып шығуын байқаңыз: катодта – сутегі, анодта – өттегі. Анод өзгерістерге тап болды ма? Электродтарда өтіп жатқан процестердің теңдеулерін жазыңыз. 5 тәжірибе. Еритін анодпен NiSO4 ертіндісінің электролизі NiSO4-тың 1м. ертіндісіне электролизердің 2/3 бөлігіндей көлемде құйыңыз. Анод ретінде мыс пластинкасын қолданып, катод ретінде графитті стерженьді алыңыз. Электролиз уақытында катодта өтіп жатқан процесті байқап отырыңыз, көңіліңізді мынаған аударыңыз: тәжірибенің басында катодта сутегі көбігінің ыршып шығатына, содан соң ерітіндіні көгілдір түске бояған сайын сутегінің ыршып шығу жылдамдығының азайып және осымен қатар бір мезгілде катодты мыспен қапталуына. Осы зерттеліп отырғанға анықтама беріп, катод пен анодта өтіп жатқан реакциялардың теңдеулерін жазыңыз. Электродтарды орындарымен ауыстырып, тәжірибені қайталаңыз. Айырмашылығы неде? Тәжірибе біткен соң 3-4 минутқа 10% Na2S2O3 ертіндісіне көмір электродын батырып, содан кейін сумен жуыңыз.
2. Катодта қандай заттарды сулы ерітінділерден тотықсыздандыруға болады? 3. Неге сулы ертінділерден шыққан актив металдардың иондарын тотықсыздандыруға болмайды?
Қандай процесстер анодта жүреді? Ерімейтін анод деген не? Еритін анод дегеніміз не? Токтан шығуды сипаттайтын не? Мыс сульфатының сулы ерітіндісі арқылы 1 сағат ішінде өткен ток күші 4 А, электролиз кезіндегі катодта бөлініп шығытын мыстың (Cu) массасы қандай болады? Мыстың эквиваленттік массасы 31,77 г/моль. Ерітіндіні 1 сағат 40 минут 25 секунд ішінде электролиздегенде катодта 1,4 л сутегі (қ.ж) бөлінеді ? Ток күшін анықтаңыз, егер сутегінің эквиваленттік көлемі 11,2 л тен болса. 10 лабораториялық жұмыс. Металдардың коррозиясы Жұмыстың мақсаты. Бейтарап және қышқыл ортада жүретін электрохимиялық коррозиямен танысу, тендеулерін құрастыру; коррозиядан қорғаудың бірқатар әдістерімен танысу; Теориялық кіріспе. Коррозия – сыртқы ортаның әсерінен металдардың өз бетімен бүліну процесі. Механизмі бойынша коррозия екі түрлі болады: химиялық және электрохимиялық. Химиялық коррозия кезінде металл сыртқы ортаның әсерінен (ауа, газдар, электролиттер емес) тотығып бүлінеді; осы кезде электр тоғы пайда болмайды. Мысалы: Zn + HCl = ZnCl2 +H2 2Fe + O2 = 2FeO Жүру жағдайы бойынша химиялық коррозия екі түрлі бола алады: а) газдық коррозия –яғни металдардың ауадағы оттегімен тотығуы. Бұл процесс жоғары температурада (5000 -6000С) жүреді және осы кезде су конденсацияланбайды. Мысал: 4Fe + 3 O2 = 2Fe2O3 Металл ауамен әрекеттесу нәтижесінде оксид қабығы түзіледі: x Me +y O2 = MexOy Металл бетінің үстіндегі оксид қабығының қалыңдығы, тұтастығы, оның беріктіғі металдың табиғатына, температураға, түзілу жағдайына байланысты болады. Түзілген оксид қабығының тұтастығын Пиллинг-Бэдвортс коэффициентімен анықтайды: α = VMex Oy/ VMe (43) мұндағы VMe- оксид түзу үшін жұмсалған металдың көлемі; AMe – металдың атомдық массасы; х- индекс; ρМе-металдың тығыздығы.  (44)
Осы түзілген оксидтің көлемін мына формула арқылы табылады:  (45)
б) электролит еместердегі жүретін коррозия Мысалы, отында күкірт және оның қосылыстарының қоспалары бар. Олар жанғанда күкірт (IV) немесе (VI) оксидтеріне-коррозиялаушы заттарға айналады және іштен жанатын двигательдердің цилиндрына зиян келтіреді. Мысал: S + O2 = SO2 Электролиттер емес ретінде мұнай, бензол, толуол және басқа органикалық агрессивті заттар бола алады. Электрохимиялық коррозия деп жүйенің ішінде электр тоғы пайда болуы арқылы электролиттерде металдардың бүлінуін айтады. Бұл процесс дымқыл ауада немесе электролиттік ортада жүреді. Осымен қатар, электрохимиялық коррозияны негізгі металдан басқа металдар мен бейметалдар қоспалары немесе металл бетінің біркелкі еместігі тұғызады. Сондықтан мұндай металдар электролиттік ортамен түйіскенде көптеген микрогальваникалық элементтер жұмыс істеп, активті металл коррозияланады. Осы жағдайда теріс потенциалы жоғарылау металл бұзылып оның иондары ерітіндіге өтеді; ал электрондар активтілігі төмендеу металға ауысады. Қышқылдық ортада - сутегі иондары тотықсызданады (сутекті деполяризация), ал бейтарап, негіздік ортада – оттегі тотықсызданады (оттекті деполяризация). Мысал ретінде қалайымен жанасқан темірдің қышқылды ортада (электролит - Н2SO4) электрохимиялық коррозия арқылы бүлінуін қарастырайық (сурет 4):
Sn
Fe 4 сурет Алдымен металдардың стандарттық электродтық потенциалдарын салыстырып олардың қайсысын активтілігі жоғары екені табамыз (қосымша В):
E0Fe|Fe2+= -0,44B Темірдің потенциалы төмен болғандықтан, ол активті металл (анод) болады. Берілген жағдайда қалайымен жанаскан темірдің бетінде мынадай гальваникалық элемент түзіледі: (-) Fe0 | электролит | Sn0 (+) Гальваникалық элементтің жұмыс істеу нәтижесінде активті металл- темір еріп тотығады: Fe0 - 2ē → Fe2+ Темірдің электрондары қалайыға қарай ауысып оның бетінде қышқылдың сутегі катиондарын тотықсыздандырады және сутегі газы пайда болады (сутекті деполяризация): 2Н+ + 2ē→ Н02 Темір катиондары ерітіндідегі қышқылдың сульфат-аниондарымен әрекеттесіп темір сульфатын FeSO4 түзеді. Металдардың коррозиясы үздіксіз жүретін процесс, сондықтан халық шаруашылығына орасан зор зиян келдіреді. Металдарды коррозиядан сақтаудың әр түрлі тәсілдері бар: ортаның құрамын өзгерту, қорғаныш металдық жабындарын қолдану, электрохимиялық жолмен металдарды қорғау, коррозияға төзімді кұймалар қолдану, ингибиторлар қосу және металдардың бетін сырлау, лактау, эмальдау және тағы басқа түрлі заттармен қаптау. жүктеу 0,83 Mb. Достарыңызбен бөлісу:
|
рсетілетін қызмет
халықаралық қаржы
Астана халықаралық
қызмет регламенті
бекіту туралы
туралы ережені
орталығы туралы
субсидиялау мемлекеттік
кеңес туралы
ніндегі кеңес
орталығын басқару
қаржы орталығын
қаржы орталығы
құрамын бекіту
неркәсіптік кешен
міндетті құпия
болуына ерікті
тексерілу мемлекеттік
медициналық тексерілу
құпия медициналық
ерікті анонимді
Бастауыш тәлім
қатысуға жолдамалар
қызметшілері арасындағы
академиялық демалыс
алушыларға академиялық
білім алушыларға
ұйымдарында білім
туралы хабарландыру
конкурс туралы
мемлекеттік қызметшілері
мемлекеттік әкімшілік
органдардың мемлекеттік
мемлекеттік органдардың
барлық мемлекеттік
арналған барлық
орналасуға арналған
лауазымына орналасуға
әкімшілік лауазымына
инфекцияның болуына
жәрдемдесудің белсенді
шараларына қатысуға
саласындағы дайындаушы
ленген қосылған
шегінде бюджетке
салығы шегінде
есептелген қосылған
ұйымдарға есептелген
дайындаушы ұйымдарға
кешен саласындағы
сомасын субсидиялау