Електрохимично напрежение, пълно с метали. Активни метали

Раздели: Химия Конкуренция "Представяне на урока"

Клас: 11

Презентация на урока

Внимание! Преглед на слайдовете се използват изключително за информационни цели и може да не предоставя идеи за всички възможности за представяне. Ако се интересувате от тази работа, моля, изтеглете пълната версия.

Цели и задачи:

Образование:Разглеждане на химическата активност на металите въз основа на позицията в периодичната таблица Di. Менделеев и Б. електрохимичен ред Напрежение на металите.
Разработване:Насърчаване на развитието на слухова памет, способността за сравняване на информацията, логично да мисли и да се обясни, че химичните реакции.
Образование: Ние образуваме умение независима работаВъзможност е да се изрази мнението си и да слушате съученици, да изведете чувство на патриотизъм в момчетата и гордостта за сънародници.

Оборудване:Компютър с медиен проектор, индивидуални лаборатории с набор от химически реактиви, модели кристални решетки Метали.

Вид на урока: Използване на технологията за развитие на критичното мислене.

По време на класовете

I. Предизвикателство.

Актуализиране на знанията по темата, пробуждането на когнитивната дейност.

Блуф игра: "Вярвате ли, че ...". (Слайд 3)

Металите заемат горния ляв ъгъл в Pshe.
В кристалите металните атоми са свързани с метална връзка.
Валентните електрони на металите са плътно свързани към ядрото.
Металите, които стоят в основните подгрупи (а), на външно ниво, обикновено 2 електрона.
В групата отгоре надолу се наблюдава увеличение на редуциращите свойства на металите.
За да се оцени реакционният капацитет на метала в разтвори на киселини и соли, е достатъчно да се погледне в електрохимичен ред метални напрежения.
За да се оцени реакционният капацитет на метала в разтвори на киселини и соли, е достатъчно да се погледне в периодичната таблица D.I. Менделеев

Въпрос клас?Какво показва записът? Аз 0 - ne -\u003e me + n(Слайд 4)

Отговор:ME0 е редуциращ агент, това означава, че тя взема под внимание при окислители. Като окислители могат да действат:

Прости вещества (+ 0 2, SL 2, s ...)
Забавни вещества (H 2O, киселини, соли решения ...)

II. Разбиране на нова информация.

Като методическо приемане се предлага съставянето на референтната схема.

Въпрос клас?Какви фактори зависят от рехабилитационните свойства на металите? (Слайд 5)

Отговор:От ситуацията в периодичната таблица на D.I. Remeeleeeva или на позицията в електрохимичния ред на напрежението на металите.

Учителят въвежда концепциите: химическа активност и електрохимична дейност.

Подготвени от момчетата, предложени да се сравнят дейността на атомите ДА СЕ и Ли.запушване в периодичната таблица D.I. Mendeleev и активността на прости вещества, образувани от елементите на позицията в електрохимичния ред на напрежението на металите. (Плъзгач 6)

Противоречие възниква: В съответствие с положението на алкалните метали в PSHE и според моделите на промените в свойствата на елементите в подгрупата, калиевата активност е по-голяма от литий. При позиция в поредица от напрежение, литийът е най-активен.

Нов материал. Учителят обяснява каква е химикал от електрохимичната дейност и обяснява, че електрохимичната серия от напрежения отразява способността на метала да се премести в хидратиран йон, където мярката за метална дейност е енергия, която се състои от три термина (атомизация на енергия, йонизация, йонизация енергия и хидротационна енергия). Материалът е написан в преносим компютър. (Пързалки 7-10)

Напишете заедно в бележника изход: Колкото по-малък е радиусът на йона, толкова по-голямо е електрическото поле около нея, толкова по-голяма е енергията, която се освобождава по време на хидротацията, следователно по-силни редуциращи свойства на този метал в реакции.

Историческа справка:реч на ученика за създаването на преместване на метали. (Слайд 11)

Ефектът от електрохимичната серия от напрежение на металите е ограничен само от реакциите на метали с електролитни разтвори (киселини, соли).

Бележка:

Намалени редуциращи свойства на металите с реакции във водни разтвори при стандартни условия (250 ° C, 1 атм.);
Металът, който стои наляво, измества метала, който е прав от техните соли в разтвора;
Металите, обърнати към водород, се разпределят от киселини в разтвора (RoSHL: HNO3);
Мен (до al) + H2O -\u003e Shock + N 2
ДругиIU (BC 2) + Н20 -\u003e оксид + N2 (твърди условия)
Аз (след Н2) + H 2 O -\u003e Не реагирайте

(Слайд 12)

Момчетата са разпределени бележки.

Практическа работа:"Взаимодействието на металите с соли решения" (слайд 13)

Трансфер:

CUSO 4 -\u003e FESO 4
CUSO 4 -\u003e ZNSO 4

Демонстрация на преживяването на взаимодействието на меден и живачен нитрат (II) решение.

III. Отражение, отражение.

Повторяваме, в който случай използваме масата на Менделеев и в какъв случай са необходими редица метали. (Пързалки 14-15).

Връщане в К. основни въпроси урок. На екрана подчертавам въпроса 6 и 7. Анализираме кое твърдение не е вярно. На екрана - ключът (проверка на задача 1). (Слайд 16).

Обобщаване на урока:

Какво ново научено?
В този случай е възможно да се използва електрохимичният брой на напрежението на металите?

Домашна работа: (Слайд 17)

Повторете концепцията за "потенциал" от курса на физиката;
Завършете уравнението на реакцията, напишете уравнения за електронен баланс: Cu + Hg (№ 3) 2 →
Метали на Дана ( Fe, mg, pb, cu) - предлагат експерименти, потвърждаващи местоположението на металите в електрохимичния ред на напрежението.

Ние ценим резултатите за игра на блъф, работа на борда, устен отговор, послание, практическа работа.

Използвани книги:

ОПЕРАЦИОННА СИСТЕМА. Gabrielyan, G.g. Лисова, гр. Въведе "бюро за учител. Химия 11 клас, част II »Издаване на капка.
N.L. Glinka "Обща химия".

Бруто Е., Вайсман Х.

Химия за любопитство. Основи на химията и забавни експерименти.

Глава 3 (продължение)

Малък курс на електрохимия на металите

Вече сме запознати с електролизата на разтворите на хлорид на алкални метал и производството на метали с топи. Сега ще се опитаме няколко прости експеримента, за да изследваме някои модели на електрохимия на водни решения, галванични елементии също се запознават с образуването на защитни галванични покрития.
В модерното се използват електрохимични методи аналитична химия, служи за определяне на най-важните стойности на теоретичната химия.
И накрая, корозия на метални предмети, която причинява голяма вреда на националната икономика, в повечето случаи е електрохимичен процес.

Серия от метални напрежения

Фундаменталната връзка за разбиране на електрохимичните процеси е редица метални напрежения. Металите могат да бъдат разположени подред, които започват с химически активни и завършват с най-малко активни благородни метали:
Li, RB, K, VA, SR, CA, Mg, AL, BE, MN, ZN, CR, GA, FE, CD, TL, CO, NI, SN, PB, H, SB, BI, AS, CU, \\ t HG, AG, PD, PT, AU.
Изглежда най-новите идеи, редица напрежения за основни метали и водород. Ако от два метала на редица електроди на галваничен елемент, след това се появява отрицателно напрежение на предишния материал.
Стойност на напрежението ( електрохимичен потенциал) Зависи от позицията на елемента в ред напрежение и свойствата на електролита.
Същността на серия от напрежение ще се инсталира от няколко прости експеримента, за които се нуждаем от текущия източник и електрически измервателни уреди. Около 10 g кристален меден сулфат в 100 ml вода и нагрявайте стоманената игла или парче железен калай в разтвора. (Препоръчваме предварително да почистите желязото с фин шкурка.) След краткото време желязото ще покрие червеникавия слой на медализирана мед. По-активното желязо Измества мед от разтвора и желязото се разтваря под формата на йони, а медът се отличава като метал. Процесът продължава, докато разтворът е в контакт с желязо. Веднага след като медът покрива цялата повърхност на желязото, тя почти ще спре. В този случай се образува доста порест слой мед, така че защитните покрития да не могат да бъдат получени без използването на ток.
В следващите експерименти, ние намаляваме леките ленти от цинк и олово винтос в разтвора на медния сулфат. След 15 минути ги изтегляне, промоция и проучване на микроскопа. Ние ще разграничим красиви, подобни на лед, модели, които имат червен цвят в отразената светлина и се състоят от медализиран мед. Тук също са прехвърлени по-активни метали мед от йон до метално състояние.
От своя страна, мед може да проявява металите по-долу в ред напрежения, т.е. по-малко активни. На тънка лента от мед или върху сплескана медна жица (след като прочетете повърхността за блясък) ще приложим няколко капки сребърен разтвор на нитрат. Образуван дъбен дъска, който под микроскоп в отразената светлина е възможно да се види формата на тънки игли и растителни модели (така наречените дендрити).
За да подчертаете цинк без течение, трябва да приложите повече активен метал. С изключение на металите, които бързо взаимодействат с вода, ние намираме в ред на напрежения над магнезиевия цинк. Няколко капки цинков сулфат се поставят върху парче магнезиева лента или на тънки чипове на електрон. Разтворът на цинков сулфат се получава чрез решаване на парче цинк в разредена сярна киселина. Едновременно с цинков сулфат, добавете няколко капки денатурати. На магнезий, след кратък период от време, отбелязваме, особено под микроскоп, разпределен под формата на цинк на тънки кристали.
Като цяло всеки член на поредица от напрежение може да бъде отстранен от разтвор, където е под формата на йон и се превежда в метално състояние. Въпреки това, когато тествате всички видове комбинации, може да е разочароващо. Изглежда, че алуминиевата лента е потопена в разтвори на мед, желязо, оловни и цинкови соли, тези метали трябва да бъдат пуснати върху него. Но това обаче не се случва. Причината за повреда лежи не по грешки в ред на напрежения, но се основава на специално спиране на реакцията, което този случай Благодарение на тънък оксиден филм върху повърхността на алуминий. В такива решения алуминий се нарича пасивен.

Погледнете сцените

За да формулирате моделите на възникващи процеси, можем да ограничим разглеждането на катимите и аните са изключени, тъй като те сами не участват в реакцията. (Вярно е, че скоростта на валежите влияе върху изгледа на аните.) Ако се приеме за простота, че освободените и разтворени метали дават две заредени катиони, можете да напишете:

Me 1 + me 2 2+ \u003d me 1 2+ + me 2

Освен това, за първия експеримент, 1 \u003d fe, me 2 \u003d cu.
Така процесът трябва да обменя такси (електрони) между атомите и йони на двата метала. Ако го считаме за отделно (като междинни реакции), разтваряне на желязо или медни валежи, ние ще получим:

Fe \u003d Fe 2+ + 2 д. --

Cu 2+ + 2 д. - \u003d cu.

Сега помислете за случая, когато металът е потопен във вода или в солен разтвор, с катион, чиято не е възможно поради позицията си в ред напрежения. Въпреки това, металът се стреми да влезе в разтвор под формата на йон. В този случай метален атом дава два електрона (ако металът е двувалентен), повърхността на метала, потопена в разтвора, се зарежда по отношение на разтвора, а на интерфейса се образува двоен електрически слой. Тази потенциална разлика предотвратява по-нататъшното разтваряне на метала, така че процесът скоро е спрян.
Ако потапяте два различни метала в разтвора, и двамата ще бъдат заредени, но по-малко активни - малко по-слаби, поради факта, че неговите атоми са по-малко склонни към разцепване на електроните.
Свържете двата метални проводника. Благодарение на потенциалната разлика, електронният поток ще тече от по-активен метал до по-малко активен, който образува положителен полюс на елемента. Възниква процес, при който по-активен метал преминава в разтвор и катиони от разтвора са маркирани върху по-благороден метал. Сега сега илюстрираме няколко експеримента, дадени над няколко абстрактни аргумента (които също са грубо опростяване).
Първо, той ще бъде напълнен с химическо стъкло с капацитет от 250 ml до среден 10% разтвор на сярна киселина и се потапя в него не прекалено малки парчета цинк и мед. И за двете електроди, които запозираме или залепнете медна жица, краищата на които не трябва да докосват разтвора.
Докато краищата на жицата са свързани помежду си, ние ще наблюдаваме разтварянето на цинк, което е придружено от освобождаването на водород. Цинк, както следва от поредица от напрежение, по-активен от водород, така че металът може да проявява водород от йонното състояние. И в двата метала се образува двоен електрически слой. Потенциалната разлика между електродите е най-лесна за откриване с волтметър. Веднага след включване на устройството във веригата, стрелката ще покаже около 1 b, но след това напрежението бързо ще падне. Ако се свържете с елемента малка крушка, която консумира напрежението от 1 б, тогава тя ще светне - първо, и тогава топлината ще стане слаба.
Според полярността на крайните терминали може да се заключи, че медният електрод е положителен полюс. Това може да се докаже без уред, като се има предвид електрохиметрията на процеса. Приготвяме се наситен разтвор на солена сол в малко химическо стъкло в малко химическо стъкло, добавете приблизително 0,5 ml алкохолен фенолфталеин индикатор и потапят както затворени тел електроди в разтвора. Близо до негативния полюс ще се наблюдава слабо червеникаво оцветяване, което се причинява от образуването на натриев хидроксид в катода.
В други експерименти, различни двойки метали могат да бъдат поставени в клетка и да се определи полученото напрежение. Например, магнезият и среброто ще дадат особено голяма потенциална разлика поради значителното разстояние между тях под напрежение и цинк и желязо, напротив, много малък, по-малък от десетата от Волт. Прилагане на алуминий, ние няма да се дължи на пасивиране на почти никакъв ток.
Всички тези елементи, или, като електрохимика, вериги казват, имат недостатъка, че когато снимате тока, напрежението пада много бързо. Ето защо, електрохимистите винаги измерват истинската стойност на напрежението в де-енергизирано състояние, използвайки метода за компенсиране на напрежението, т.е. сравняване с напрежение на друг източник на ток.
Помислете за процесите в мед-цинков елемент още няколко. В процесите на цикъла в разтвора съгласно следното уравнение:

Zn \u003d zn 2 + 2 д. --

На медния анод изхвърля водородните йони на сярна киселина. Те се присъединяват към електрони, които влизат в тел от цинков катод и получените водородни мехурчета се образуват:

2N + + 2 д. - \u003d H 2

След кратък период от време медът покрива най-добрия слой водородни мехурчета. В този случай медният електрод ще се превърне в водород и потенциалната разлика ще намалее. Този процес се нарича поляризация на електрод. Поляризацията на медния електрод може да бъде елиминирана чрез добавяне на лек разтвор на калиев дихромат след капка за напрежение в клетката. След това напрежението ще се увеличи отново, тъй като калиевият дихромат се окислява водород за вода. Калиев бихромат действа в този случай като деполаризатор.
На практика се използват галваплатни вериги, като електродите не са поляризирани или вериги, чиято поляризация може да бъде елиминирана чрез добавяне на деполаризатори.
Като пример за не-поляризиран елемент, помислете за елемента на Даниел, който се използва като източник на ток преди. Това е и меден цинк, но и двата метала са потопени в различни решения. Цинковият електрод се поставя в пореста глинеста клетка, напълнена с разредена (приблизително 20%) сярна киселина. Клемната клетка се суспендира в голямо стъкло, в което има концентриран разтвор на меден сулфат и в дъното - слой от медни сулфатни кристали. Вторият електрод в този съд е цилиндър от меден лист.
Този елемент може да бъде направен от стъклен буркан, който се предлага в продажба на глинена клетка (като последна инстанция, използвайте гърне, затваряне на дупката в дъното) и два подходящи електрода.
В процеса на работа на цинков елемент се разтваря с образуването на цинков сулфат, а медните йони се разпределят на медния електрод. Но в същото време медният електрод не се поляризира и елементът дава на напрежението от около 1 V. всъщност теоретично, напрежението на клемите е 1.10 V, но при премахване на тока, ние измерваме малко по-малка стойност, която измерваме малко по-малка стойност към електрическото съпротивление на клетката.
Ако не премахнем тока от елемента, трябва да дърпате цинков електрод от разтвора на сярна киселина, защото в противен случай той ще се разтвори с образуването на водород.
На фигурата се показва прост клетъчна верига, за която не се изисква порестата септ. Цинков електрод се намира в стъклен буркан на върха и мед - близо до дъното. Цялата клетка се пълни с наситен разтвор на сол. На дъното на банките населението на медни сулфатни кристали. Полученият концентриран разтвор на меден сулфат ще бъде смесен с разтвор на готварска сол много бавно. Следователно, когато елементът се управлява на медния електрод, медът ще бъде освободен и цинкът под формата на сулфат или хлорид ще бъде разтворен в горната част на клетката.
Сега за батериите използват почти изключително сухи елементи, които са по-удобни. Техният атрибут е елементът на перваза. Електродите сервират цикличен цилиндър и въглищна пръчка. Електролитът е паста, която основно се състои от амониев хлорид. Цинкът се разтваря в пастата и в ъгъла се отличава водород. За да се избегне поляризацията, въглищният прът се спуска в спален чанта със смес от въглищен прах и пирожит. Над прахът увеличава повърхността на електрода и пиродей действа като деполаризатор, бавно окислителен водород.
Вярно е, че деполяризиращата способност на пиролзията е по-слаба от тази на калиевия дихромат, споменат по-рано. Следователно, когато получавате ток в сухи елементи, напрежението пада бързо, те " гуми"Поради поляризация. Само след известно време има окисление на водород чрез пиросит. По този начин, елементи" почистване- Ако известно време не пропуснете тока. Проверете го върху батерията джоб фенеркъм които свързват електрическата крушка. Успоредно с това, лампата, която е директно върху терминалите, свързва волтметъра.
Първо, напрежението ще бъде около 4.5 V. (най-често три клетки са постоянно включени в такива батерии, всеки с теоретично напрежение от 1.48 V.) след известно време, напрежението ще падне, наклонът на крушката ще отслабне. Според свидетелството на волтметър, можем да преценим колко дълго батерията трябва да се отпусне.
Специално място е заета от регенериращи елементи, известни като батерии. Те продължават с обратими реакции и могат да бъдат презаредени, след като елементът се засилва чрез свързване към външен DC източник.
В момента водещите батерии са най-често срещани; В електролита се използва разредена сярна киселина, където се доставят две оловни плочи. Положителният електрод е покрит с PBO2 воден диоксид, отрицателен е метален олово. Напрежението на терминалите е приблизително 2.1 V. При изхвърляне върху двете плочи се образува оловен сулфат, който отново се превръща при зареждане в метален олово и в олоксид.

Прилагане на галванични покрития

Отлагането на метали от водни разтвори, използващи електрически ток, е процес, обратна електролитна разтваряне, с която се срещаме при разглеждане на галванични елементи. На първо място, ние изследваме медни валежи, което се използва в меден кулономмер за измерване на количеството електроенергия.

Металът се утаява до тока

Огъване на краищата на две плочи, направени от тънък лист мед, оказвайки ги на противоположните стени на химическо стъкло или, по-добре, малък стъклен аквариум. Клемс ще бъдат прикрепени към проводниците на проводника.
Електролит Подготвяме се в съответствие със следната рецепта: 125 g кристален меден сулфат, 50 g концентрирана сярна киселина и 50 g алкохол (денарат), останалото е вода до 1 литър. За да направите това, първи разтворим меден сулфат в 500 ml вода, след това внимателно, с малки порции се добавят сярна киселина ( Отоплението! Течността може да поръси!), след това с алкохол и донесе вода до обем от 1 литра.
Готовият разтвор ще бъде запълнен с койлометър и ще включи променливото съпротивление, амперметър и оловна батерия. Използване на резистентност, регулирайте тока, така че плътността му да е 0.02-0.01 A / cm2 повърхности на електродите. Ако медната плоча има площ от 50 cm2, текущата сила трябва да бъде в диапазона 0.5-1 А.
След известно време, леко червеният метален мед ще започне да подчертава катода (отрицателен електрод), а медта ще се движи по анода (положителен електрод). За да почистите медните плочи, ще пропуснем тока в кулометрията около половин час. След това дръпнете катода, внимателно върховно с филтърна хартия и точно претегляте го. Ще инсталираме електрод в клетката, веригата с помощта на ред и ще поддържаме постоянна сила сила, например 1 А. Час по-късно, отваряме веригата и претегляме сухия катод. На ток от 1 и в часа на работа масата ще се увеличи с 1.18 g.
Следователно, количеството на електроенергия, равно на 1 ампер, при преминаване през разтвора, може да се разграничи 1.18 g мед. Или като цяло: разпределеното количество вещество е пряко пропорционално на броя на електроенергията, преминала през разтвор.
За да се разграничат 1 еквивалент на йон, е необходимо да се преодолее количеството на електричеството, равно на заряда на електрода заряд e по броя на avogadro Н. О:
e * n. A \u003d 1,6021 * 10 -19 * 6,0225 * 10 23 \u003d 9.65 * 10 4 A * C * mol -1 Тази стойност е обозначена със символа Е. и се нарича в чест на откривателя на количествените закони за електролизата брой на Фарадей (точна стойност Е. - 96 498 A * C * mol -1). Следователно, за да се подчертае решение на този номер Еквиваленти н. E чрез решението трябва да се пропусне количеството на електричеството равни F * N. E * c * mole -1. С други думи,
ТО. = F * N. Eh тук I. - Текущ, t. - времето преминава през решението. В глава " Основи на титруването"Вече е доказано, че броят на еквивалентите на веществото н. E е равен на продукта на броя на белите на еквивалентен номер:
н. E \u003d н.*Z. Следователно:

I.*t. = F * n * z

В такъв случай Z. - Зареждане на йони (за AG + Z. \u003d 1, за CU 2+ Z. \u003d 2, за al 3+ Z. \u003d 3 и т.н.). Ако експресирате броя на белите под формата на масово съотношение към моларната маса ( н. = m / m.), тогава ще получим формула, която ви позволява да изчислите всички процеси, които се срещат при електролиза:

ТО. = F * m * z / m

За тази формула можете да изчислите тока:

I. = F * m * z / (t * m) \u003d 9.65 * 10 4 * 1,18 * 2 / (3600 * 63,54) a * c * g * mol / (c * mol * g) \u003d 0.996 a

Ако въведете съотношението за електрическа работа W. Ел

W. El \u003d U * i * t и W. El / Улавяне = ТО.

Самостоятелно напрежение Улавяне, можете да изчислите:

W. El \u003d F * m * z * u / m

Можете също така да изчислите колко време е необходимо за електролитно освобождаване на определено количество вещество или колко субстанция се разпределя за определено време. По време на опита, плътността на текущата трябва да се поддържа в определените граници. Ако е по-малко от 0,01 A / cm 2, тя ще бъде подчертана твърде много метал, тъй като медните йони (I) ще бъдат частично оформени. При твърде висока плътност на тока, покритието покритие с електрод ще бъде слабо и когато електродът се отстрани от разтвора, той може да се обърне.
На практика галваничните покрития върху металите се използват предимно за защита срещу корозия и за получаване на огледален гланц.
В допълнение, метали, особено мед и олово, се пречистват чрез анодно разтваряне и последващо освобождаване върху катода (електролитно рафиниране).
За да покриете желязо с мед или никел, първо трябва да почистите повърхността на обекта. За да направите това, полирайте го с отделения тебешир и последователно разфасовка на разреден разтвор на сода каустик, вода и алкохол. Ако обектът е покрит с ръжда, е необходимо да го преместите предварително в 10-15% разтвор на сярна киселина.
Пречистена суспензия на продукта в електролитна баня (малък аквариум или химическо стъкло), където ще служи като катод.
Разтвор за прилагане на медно покритие съдържа в 1 литър вода 250 g меден сулфат и 80-100 g концентрирана сярна киселина (внимателно!). В този случай анодът ще обслужва медна плоча. Повърхността на анодът трябва да бъде приблизително равна на повърхността на покрития обект. Ето защо е необходимо винаги да се следват, че медният анод вися в банята на същата дълбочина като катода.
Процесът ще се проведе при напрежение 3-4 V (две батерии) и плътност на тока от 0.02-0.4 A / cm2. Температурата на разтвора в банята трябва да бъде 18-25 ° С.
Привличаме вниманието към факта, че равнината на анода и повърхностната повърхност са успоредни един на друг. Комплексните елементи са по-добре да не се използват. Променяте продължителността на електролизата, можете да получите медно покритие с различна дебелина.
Често се прибягва до предварителен клирънс, за да се нанесе трайно покритие от друг метал към този слой. Особено често се използва в хром хром, цинков леярник и в други случаи. Вярно е, че тази цел използва много отровни цианидни електролити.
За получаване на електролит за лечение с 450 ml вода, с разтворим 25 g никел кристален сулфат, 10 g борна киселина или 10 g натриев цитрат. Натриев цитрат може да бъде получен сач от себе си, неутрализиращ разтвор на 10 g лимонена киселина, разредена с разтвор на сода каустик или сода. Нека анодът да бъде възможно никелова плоча голям квадратИ като източник на напрежение вземете батерията.
Стойността на плътността на тока с променлива резистентност ще бъде поддържана равна на 0.005 A / cm2. Например, на повърхността на темата 20 cm 2 е необходимо да се работи при ток от 0.1 А. След като работата е половин час, тя ще бъде отрязана. Издърпайте го от банята и постно кърпа. Въпреки това, процесът на никелова е по-добре да не се сменя, тъй като тогава може да се достави никеловият слой и последващото никелово покритие ще бъде силно задържано.
За да се постигне огледален гланц без механично полиране, ние въвеждаме в галванична баня, така наречената гланцираща добавка. Такива добавки сервират, например, лепило, желатин, захар. Можете да влезете в никелова баня, например няколко грама захар и да изследвате неговото действие.
За да се приготви електролит за хром хром (след предварително мед), в 100 ml вода, 40 g хромова киселина анхидрид CRO 3 (внимателно! Отрова!) И точно 0.5 g сярна киселина (по никакъв начин повече!) . Процесът продължава при плътност на тока от около 0.1 A / cm2, а оловната плоча се използва като анод, чиято площ трябва да бъде малко по-малка от площта на повърхността на хром.
Никел и хром бани са най-добре могат да се затоплят леко (около 35 ° C). Обърнете внимание на факта, че електролитите за хром, особено с дългосрочен процес и голяма мощ Токът се отличава с хроминова киселинна двойки, които са много вредни за здравето. Следователно, хроминг трябва да се извършва под заряда или на открито, например на балкона.
Когато хромиране (и в по-малка степен и при никел), не се използва всичко, за да се утаи метала. В същото време подчерта водород. Въз основа на поредица от напрежения трябва да се очаква, че металите, обърнати към водород изобщо да не се освобождават от водни разтвори, и напротив, ще бъде освободен по-малко активен водород. Въпреки това, както в анодното разтваряне на металите, катодът водород е напълно сгънат и се наблюдава само при високо напрежение. Това явление се нарича пренапрежение на водород и е особено голямо, например, на олово. Благодарение на това обстоятелство, оловната батерия може да функционира. Когато зареждате батерията вместо RBO2, водородът трябва да се появи на катода, но поради прекомерно изолация на водород започва, когато батерията е почти напълно заредена.

Всички метали, в зависимост от тяхната редукска активност, се комбинират в ред, който се нарича електрохимичен брой метални напрежение (тъй като металите в него са разположени по реда на увеличаване на стандартните електрохимични потенциали) или редица метални дейности:

Li, K, VA, CA, Na, Mg, Al, Zn, Fe, Ni, SN, PB, H2, CU, HG, AG, PT, AU

Най-химически активните метали са в ред активност към водород, а лявата метала се намира, толкова по-активна. Метали, които заемат поредна дейност, място след водород се считат за неактивни.

Алуминий

Алуминий е сребрист бял цвят. Поддръжка физически свойства Алуминий - лекота, висока топлинна и електрическа проводимост. В свободното състояние по време на въздуха, алуминият е покрит с траен филм от Al 2 O3 оксид, което го прави устойчив на действието на концентрирани киселини.

Алуминият се отнася до металите на P-семейството. Електронна конфигурация външна енергоенерско ниво - 3S 2 3P 1. В своите съединения алуминият показва степента на окисление, равна на "+3".

Алуминият се получава чрез електролиза на топене на оксид на този елемент:

2AL 2 O 3 \u003d 4AL + 3O 2

Въпреки това, поради малък изход на продукта, се използва методът за получаване на алуминий чрез електролиза на Na3 и Al2O3 смес. Реакцията се появява при нагряване до 960s и в присъствието на катализатори - флуориди (ALF 3, CAF 2 и т.н.), докато алуминиев оксид настъпва върху катода и кислородът се освобождава на анода.

Алуминият е способен да взаимодейства с вода след отстраняване от повърхността на оксидния филм (1), взаимодейства с прости вещества (кислород, халогени, азот, сив, въглерод) (2-6), киселини (7) и основи (8) \\ t . \\ T

2AL + 6H2O \u003d 2AL (OH) 3 + 3H2 (1)

2AL + 3 / 2O 2 \u003d ал 2О 3 (2) \\ t

2AL + 3CI2 \u003d 2alsl 3 (3)

2AL + N2 \u003d 2aln (4) \\ t

2AL + 3S \u003d AL 2 S 3 (5) \\ t

4AL + 3C \u003d AL 4 C3 (6) \\ t

2AL + 3H2S04 \u003d al 2 (S04) 3 + 3H2 (7) \\ t

2AL + 2NAOH + 3H2O \u003d 2NA + 3H2 (8) \\ t

Калций

В свободната форма на Са - сребърен бял метал. Когато във въздуха незабавно се покриват с жълтеникав филм, който е продуктите от взаимодействието му компонентни части въздух. Калцият е достатъчно твърд метал, има кубична кристална решетка.

Електронна конфигурация на външно енергийно ниво - 4S 2. В съединенията му калций показва степента на окисление, равна на "+2".

Калций се получава чрез електролиза на соли, най-често хлориди:

CaCl 2 \u003d Ca + Cl 2

Калций е способен да разтваря във вода, за да образува хидроксиди, проявяващи силни основни свойства (1), реагират с кислород (2), образуващи оксиди, взаимодействат с неметали (3 -8), разтворени в киселини (9):

Са + Н20 \u003d Са (ОН) 2 + Н2 (1) \\ t

2CA + O 2 \u003d 2CAO (2) \\ t

CA + BR 2 \u003d CABR 2 (3)

3CA + N2 \u003d Ca3 N2 (4) \\ t

2CA + 2C \u003d Ca2 C2 (5) \\ t

2CA + 2P \u003d CA 3 P2 (7) \\ t

Ca + h2 \u003d cah 2 (8)

Са + 2HCL \u003d CaCl 2 + H2 (9)

Желязо и връзки

Желязо - метално сиво. В чистата си форма той е доста мек, килим и твърд. Електронна конфигурация на външно енергийно ниво - 3D 6 4S 2. В неговите съединения желязото показва степента на окисление "+2" и "+3".

Металното желязо реагира с водна пара, образувайки смесен оксид (II, III) Fe 3O 4:

3FE + 4H2O (v) ↔ Fe 3 O 4 + 4H2

Желязото лесно се окислява във въздуха, особено в присъствието на влага (ръжда):

3FE + 3O 2 + 6H2O \u003d 4FE (OH) 3

Подобно на други метални метали реагират с прости вещества, например, халогени (1) се разтварят в киселини (2):

FE + 2HCL \u003d FECL 2 + H 2 (2)

Желязо образува цяла гама съединения, тъй като има няколко окислителни степени: железен хидроксид (II), железен хидроксид (III), сол, оксиди и др. Така, железен хидроксид (II) може да бъде получен под действието на алкални разтвори върху железни соли (II) без достъп до въздуха:

FESO 4 + 2NAOH \u003d FE (OH) 2 ↓ + Na2S0 4

Железен хидроксид (II) разтворим в киселини и окислен към желязо (III) хидроксид в присъствието на кислород.

Солите на желязо (II) проявяват свойствата на редуциращите агенти и се превръщат в железни съединения (III).

Оксидът на желязо (III) не може да бъде получен чрез реакция на изгаряне на желязо в кислород, за да се получи, е необходимо да се изгорят железни сулфиди или изчисляване на други железни соли:

4fes 2 + 11O 2 \u003d 2FE 2 O 3 + 8SO 2

2FESO 4 \u003d FE 2O 3 + SO 2 + 3H2O

Съединенията от желязо (III) проявяват слаби окислителни свойства и са в състояние да влязат в HSR със силни редуциращи агенти:

2Fecl 3 + H2S \u003d Fe (OH) 3 ↓ + 3NACl

Производство и стомана от чугун

Стоманени и чугунени сплави с въглерод и въглеродното съдържание в стомана до 2% и в чугун 2-4%. Стомана и чугун съдържат легиращи добавки: стомана - CR, V, NI и чугун - Si.

Акценти различни видове Стоманите, така, дизайнът, неръждаемата, инструменталната, топлоустойчива и криогенна стомана се изолират чрез назначаване. До химичен състав Изолират се въглерод (нисък, среден и висок въглерод) и легирани (ниски, средни и високоплатени). В зависимост от структурата, аустенитните, феритни, мъчици, перли и бенинови стомани са изолирани.

Започна да използва използването в много сектори на националната икономика, като строителство, химическа, нефтохимическа, сигурност атмосфер, Транспортната енергия и други индустрии.

В зависимост от формата на съдържание на въглерод в чугун-циментит или графит, както и техните количества, различават няколко вида чугун: бял (светлинен цвят на вдлъбнатината, дължащ се на присъствието на въглерод под формата на циментиран), сив ( Сива блондинка поради присъствие на въглерод под формата на графит), mappy и топлоустойчив. Отливките са много крехки сплави.

Областите на употребата на чугун са обширни - произведения (огради, порти), части за кабинета, водопроводни системи, домакински артикули (пържене) (пържене), използва се в автомобилната индустрия.

Примери за решаване на проблеми

Пример 1.

Задачата

Сплавта на магнезий и алуминий с тегло 26.31 g се разтваря в солна киселина. В същото време имаше 31.024 литра безцветен газ. Определете масовите фракции на металите в сплавта.

Решение

И двата метала могат да реагират със солна киселина, което води до водород:

Mg + 2HCL \u003d MgCl2 + H2

2AL + 6HCL \u003d 2alcl 3 + 3H2

Ще открием общия брой на рогата на водородния, който се отличава:

v (h 2) \u003d v (h2) / v m

v (H 2) \u003d 31.024 / 22.4 \u003d 1.385 mol

Нека количеството на веществото mg - X mol и al -y mol. След това, въз основа на реакционните уравнения, можете да запишете експресията за общия брой на мосите на водород:

x + 1,5U \u003d 1,385

Ще изразим масата на металите в сместа:

След това сместатата маса ще бъде изразена от уравнението:

24x + 27U \u003d 26.31

Получи система от уравнения:

x + 1,5U \u003d 1,385

24x + 27U \u003d 26.31

Решавам го:

33.24 -36U + 27U \u003d 26.31

v (al) \u003d 0.77 mol

v (mg) \u003d 0.23 mol

След това масата на металите в сместа:

m (mg) \u003d 24 × 0.23 \u003d 5.52 g

m (al) \u003d 27 × 0.77 \u003d 20.79 g

Намерете масови фракции на метали в сместа:

ώ \u003d m (me) / m сума × 100%

ώ (mg) \u003d 5.52 / 26.31 × 100% \u003d 20.98%

ώ (al) \u003d 100 - 20.98 \u003d 79.02%

Отговор

Масови акции Метали в сплав: 20.98%, 79.02%

Каква информация може да бъде получена от ред на напрежения?

Редица метални напрежения са широко използвани в неорганичната химия. По-специално, резултатите от много реакции и дори възможността за тяхното прилагане зависи от позицията на някакъв метал в ERN. Нека обсъдим този проблем.

Взаимодействие на метали с киселини

Метали, които са в ред напрежения вляво от водород, реагират с киселини - неоксиданти. Метали, разположени в Ърн правилно h взаимодействат само с киселини - окислители (по-специално, с HN03 и концентрирани Н2СО 4).

Пример 1.. Цинкът се намира в inn вляво от водород, следователно, може да реагира с почти всички киселини:

Zn + 2HCL \u003d ZnCl 2 + H2

Zn + H2S04 \u003d ZNSO 4 + H2

Пример 2.. Мед е разположен в дясното ... Този метал не реагира с "конвенционалните" киселини (НС1, НЗРО 4, НВг, органични киселини), но се захваща с окислители (азот, концентрирана сяра):

CU + 4HNO 3 (конц.) \u003d CU (NO 3) 2 + 2NO 2 + 2H2O

CU + 2H2S04 (конц.) \u003d CUSO 4 + SO 2 + 2H2O

Обръщам внимание на важна точка: при взаимодействието на метали с окислителни киселини, не се различава водород, но някои други съединения. Можете да прочетете повече за това!

Метално взаимодействие с вода

Металите, разположени в ред напрежения в лявото mg лесно реагират с вода стайна температура С освобождаване на водород и образуването на алкален разтвор.

Пример 3.. Натрий, калий, калций лесно се разтваря във вода за образуване на разтвор на алкални:

2na + 2H2O \u003d 2NAOH + H2

2K + 2H2O \u003d 2KOH + H2

Ca + 2H2O \u003d Ca (OH) 2 + Н2

Метали, разположени в ред напрежение от водород до магнезий (включително), в някои случаи взаимодействат с вода, но реакцията изисква специфични условия. Например, алуминий и магнезий започват взаимодействието с Н2 само след изваждане на оксидния филм от металната повърхност. Желязо не реагира с вода при стайна температура, но взаимодейства с водна пара. Кобалт, никел, калай, олово, почти не взаимодействат с Н20 не само при стайна температура, но и при нагряване.

Металите, разположени в дясната страна на ERN (сребро, злато, платина), не реагират с вода при никакви обстоятелства.

Взаимодействието на металите с водни разтвори на соли

Тя ще бъде за реакциите от следния тип:

метал (*) + Метална сол (**) \u003d метал (**) + метална сол (*)

Бих искал да подчертая, че звездите означават в този случай степента на окисление, а не на валентността на метала, а просто позволяват на металния номер 1 и метал № 2 да се разграничат.

За да се приложи такава реакция, е необходимо едновременно да се изпълнят три условия:

солите, участващи в процеса, трябва да бъдат разтворени във вода (лесно се проверява с помощта на таблицата за разтворимост);
металът (*) трябва да бъде в редица напрежения към левия метал (**);
металът (*) не трябва да реагира с вода (което също се проверява лесно от ERN).

Пример 4.. Разгледайте няколко реакции:

Zn + cuso 4 \u003d znso 4 + cu

K + ni (№ 3) 2 ≠

Първата реакция е лесна за изпълнение, всички горепосочени условия са направени: меден сулфат разтворим във вода, цинкът е в inn вляво от мед, ZN не реагира с вода.

Втората реакция не е възможна, тъй като първото условие не е изпълнено (мед (II) сулфид (II) е практически разтворен във вода). Третата реакция е неприложима, защото оловото е по-малко активен метал от желязото (това е вдясно в ERN). И накрая, четвъртият процес няма да доведе до отлагане на никел, защото калият реагира с вода; Полученият калиев хидроксид може да влезе в реакция със солен разтвор, но това вече е съвсем различен процес.

Процеса на термично разпадане на нитратите

Позволете ми да ви напомня, че нитратите са соли на азотна киселина. Всички нитрати се разлагат при нагряване, но съставът на продуктите на разлагане може да бъде различен. Съставът се определя от металната позиция в ред на напрежение.

Нитрати от метали, разположени в Ляв магнезий, когато се нагряват, образуват подходящия нитрит и кислород:

2kno 3 \u003d 2Kno 2 + O 2

По време на термичното разлагане на метали нитратите, разположени в ред напрежения от mg до CU включително, се образуват метален оксид, № 2 и кислород:

2CU (NO 3) 2 \u003d 2CUO + 4NO 2 + O 2

Накрая, с разграждането на нитратите на най-малките метали (се образуват метал, азот и кислороден диоксид и кислород.

Електрохимичен ред метална дейност (редица стреси, редица стандартни потенциали на електрода) - последователността, в която металите са разположени по реда на увеличаване на стандартните си електрохимични потенциали φ 0, съответстващи на полу-реакцията на възстановяването на металната катион ME N +: ME N + Nē → ME

Редица напрежения характеризират сравнителната активност на металите при окислителни редуциращи реакции във водни разтвори.

История

Последователността на местоположението на металите, за да се промени тяхната химическа активност в общи функции Вече вече беше известно на алхимиците. Процесите на взаимно изместване на метали от разтвори и техните повърхностни утаявания (например изместването на сребро и мед от разтворите чрез техните соли на желязо) се считат за проявление на трансмута на елементи.

Късните алхимици се приближаваха до разбирането на химическата страна на взаимното утаяване на металите от техните решения. Така че, Ananel Sala в работата "Анатомия Витриоли" (1613) стигна до заключението, че продуктите химична реакция Се състои от същите "компоненти", които се държат в изходните материали. Впоследствие Робърт Бойл предложи хипотеза за причините, поради които един метал измества друг разтвор, базиран на корпускулни изявления.

В ерата на превръщането на класическата химия, способността на елементите да се бутат един от друг от съединенията, се превърна в важен аспект на разбирането на реактивността. J. Burtsellius Въз основа на електрохимична теория на афинитета изгради класификация на елементите, като ги разделя на "металоиди" (терминът "неметали") и "метали" и поставянето на водород между тях.

Последователността на металите според тяхната способност да се бутат един от друг, отдавна известни химици, е през 180-те и следващите години, особено добре проучени и се допълват от Н. Н. Бексков. Още през 1859 г. той направи съобщение в Париж по темата "Проучване на явленията на изместването на някои елементи от други". В това произведение на Бекеов включва редица обобщения върху зависимостта между взаимното изместване на елементите и тяхното атомно тегло, обвързващи тези процеси с " начало химични свойства Елементи - Какво се нарича химически афинитет" Откриването на бескево изместване на метали от решения от техните водородни соли под налягане и изследване на редуциращата активност на алуминий, магнезий и цинк с високи температури (Metalothermia) му позволи да избута хипотезата за свързването на способността на някои елементи да се стремят други съединения с плътността им: повече белия дроб прости вещества може да се напрегне по-тежък (следователно тази серия често се нарича рязане на ред Бексковили просто бисквит ред).

Не отричането на значителното заслуги на Берков при формирането на съвременни идеи за редица дейности на метали, трябва да се счита за погрешна идея за това като единственият създател на тази серия, която е погрешна в страната на популярната и образователна литература . Многобройни експериментални данни, получени в късно XIX. век, опровергава хипотезата на Ветитов. Така, William Oding описва много случаи на "циркулация на активността". Например, мед измества калай от концентрирания киселинен разтвор на SNCH2 и олово - от киселинния разтвор PBCL 2; Тя е способна да се разтваря в концентрирана солна киселина с водородното освобождаване. Мед, калай и олово са подред вдясно от кадмий, но могат да го покажат от кипящ слабо подкислен разтвор на CDC12.

Бързото развитие на теоретичната и експерименталната физическа химия показа различна причина за разликите в химическата активност на металите. С развитието на съвременните представяния на електрохимията (главно в творбите на Valter Nernst), стана ясно, че тази последователност съответства на "ред на напрежение" - местоположението на металите по стойност на стандартните електрически потенциали. Така, вместо качествена характеристика - "тенденцията" на метала и нейния йон към една или друга реакция - нервът въведе точната количествена стойност, която характеризира способността на всеки метал да се премести в разтвора под формата на йони, \\ t както и да възстановите от йони на метала на електрода и съответния ред получено име редица стандартни потенциали на електрода.

Теоретична основа

Стойностите на електрохимичните потенциали са функцията на много променливи и следователно откриват сложна зависимост от положението на металите в периодичната система. По този начин окислителният потенциал на катионите нараства с увеличаване на енергията на металната атомизация, с увеличаване на общия потенциал на йонизацията на нейните атоми и с намаляване на енергията на хидратация на нейните катиони.

Като цяло е ясно, че металите в началото на периодите се характеризират с ниски стойности на електрохимичните потенциали и заемат места в лявата страна на подрежданията. В същото време редуването на алкална и PIC-земна метал отразява феномена на диагоналната прилика. Металите, разположени по-близо до средата на периодите, се характеризират с големи стойности на потенциали и заемат места в дясната половина на реда. Последователно увеличаване на електрохимичния потенциал (от -3,395 V в двойката на ЕС 2+ / ЕС [ ] До +1.691 V в AU + / AU) отразява редукцията на редуциращата активност на металите (имотът за получаване на електрони) и повишаване на окислителната способност на техните катиони (прикрепването на електроните да се прикрепят). По този начин най-силният редуциращ агент е метална Европа и най-силно окисляващо средство - катиони на златото AU +.

Редица напрежения традиционно се включват върху водород, тъй като практическото измерване на потенциала на електрохимичните метали се извършва с помощта на стандартен водороден електрод.

Практическо използване на поредица от напрежения

Редица напрежения се използват на практика за сравнителен [роднина] оценка на химическата активност на металите в реакции с водни решения Соли и киселини и за оценка на катоди и анодни процеси в електролизата:

Металите, лявата част на водорода, са по-силни редуциращи средства от металния метал: те изместват последните от разтвори на соли. Например, взаимодействието на Zn + Cu 2+ → Zn 2+ + CU е възможно само в посоката напред.
Метали, в ред от лявата част на водород, разпределят водород, когато взаимодействат с водни разтвори на не-окислителни киселини; Най-активните метали (до алуминиев включително) - и когато взаимодействат с вода.
Метали в ред отдясно на водород, с водни разтвори на не-окислителни киселини при нормални условия, не взаимодействат при нормални условия.
С електролиза металното стоене с дясно на водород се подчертава върху катода; Възстановяването на металите на умерена активност е придружено от освобождаването на водород; Най-активните метали (до алуминий) са невъзможни при нормални условия, които трябва да бъдат изолирани от водни разтвори на соли.

Таблица на електрохимичните потенциали на металите

Каприз	Φ 0, в	Реактивност	Електролиза (в катода):
Li +.	-3,0401	реагира с вода	различава се водород
CS +.	-3,026
RB +.	-2,98
K +.	-2,931
Fr +.	-2,92
Ra 2+.	-2,912
BA 2+.	-2,905
SR 2+.	-2,899
СА 2+.	-2,868
ЕС 2+.	-2,812
Na +.	-2,71
SM 2+.	-2,68
MD 2+.	-2,40	реагира с водни разтвори киселини
La 3+.	-2,379
Y 3+.	-2,372
Mg 2+.	-2,372
CE 3+.	-2,336
PR 3+.	-2,353
3+.	-2,323
ER 3+.	-2,331
Ho 3+.	-2,33
ТМ 3+.	-2,319
SM 3+.	-2,304
PM 3+.	-2,30
FM 2+.	-2,30
Dy 3+.	-2,295
LU 3+.	-2,28
TB 3+.	-2,28
GD 3+.	-2,279
ES 2+.	-2,23
AC 3+.	-2,20
Dy 2+.	-2,2
PM 2+.	-2,2
CF 2+.	-2,12
SC 3+.	-2,077
Аз съм 3+.	-2,048
Cm 3+.	-2,04
PU 3+.	-2,031
ER 2+.	-2,0
PR 2+.	-2,0
ЕС 3+.	-1,991
LR 3+.	-1,96
CF 3+.	-1,94
EU 3+.	-1,91
Th 4+.	-1,899
FM 3+.	-1,89
NP 3+.	-1,856
Бъдете 2+.	-1,847
U 3+.	-1,798
Al 3+.	-1,700
MD 3+.	-1,65
Ti 2+.	-1,63		конкурентни реакции: и освобождаване на водород и метално освобождаване в чиста форма
HF 4+.	-1,55
ZR 4+.	-1,53
PA 3+.	-1,34
Ti 3+.	-1,208
YB 3+.	-1,205
№ 3+.	-1,20
Ti 4+.	-1,19
Mn 2+.	-1,185
V 2+.	-1,175
NB 3+.	-1,1
NB 5+.	-0,96
V 3+.	-0,87
CR 2+.	-0,852
Zn 2+.	-0,763
CR 3+.	-0,74
GA 3+.	-0,560