Занимательные опыты по химии - Алексинский В.Н.
ISBN 5-09-005176-3
Скачать (прямая ссылка):
Соберите прибор согласно рисунку 19. Для этого в стаканы налейте растворы сульфата меди и сульфата цинка до одинакового уровня. U-образную трубку наполните раствором хлорида калия. Одно колено плотно закройте и трубку переверните вниз отверстиями, осторожно погружая в стакані)! с растворами солей меди и цинка так, чтобы в трубке не оказался воздушный пузырь. Она вместе с раствором хлорида калия будет выполнять роль электролитического ключа.
Далее в раствор сульфата меди погрузите медную пластинку, соединенную с гальванометром, а в раствор сульфата цинка — цинковую пластинку, тоже соединенную с гальванометром. Отклонение стрелки гальванометра указывает на наличие тока в цепи.
После наблюдаемого эффекта учащимся можно задать вопросы: почему отклонилась стрелка гальванометра? Что послужило причиной образования электрического тока? Какова схема медио-цинкового элемента? Объяснение наблюдаемого явлении Целесообразно начать с составления электрохимической схемы, обратив внимание на название анода и катода в гальванических элементах. Если в гальваническом элементе анодом называют электрод, заряженный отрицательно, а катодом — положительно, то в аккумуляторах, батареях, источниках постоянного тока анод всегда положительный, а катод отрицательный.
Электрохимическая схема гальванического элемента:
анод ( —) Zn/ZnS04||CuS04/Cu (4-) катод
t_!
или в более сокращенной форме:
і }
А ( —) Zn/Zn2+||Cu2+/Cu ( + ) К t_I
На катоде: На аноде:
Cu2+ + 2е~ = Cu Zn — 2е~ = Zn2+
2. Гальванометр указывает на коррозию железа
Оборудование: U-образная трубка, графитовый электрод (от батареи карманного фонаря), железная пластинка (гвоздь), медная проволока, гальванометр, 0,1 н. раствор соляной кислоты, 10%-ный раствор феррицианида калия.
Укрепите U-образную трубку в зажиме штатива и наполните ее на /4 объема раствором соляной кислоты. В колено U-образ-ной трубки без газоотводного тубулуса добавьте к раствору кислоты несколько капель раствора феррицианида калия и вставьте железный электрод, соединенный с. гальванометром. В другое колено вставьте графитовый электрод, также соединенный с гальванометром (рис. 20). Стрелка гальванометра отклоняется. Следовательно, по медной проволоке пошел электрический ток от железного электрода (анода) к графитовому электроду (катоду). При этом железный электрод разрушается:
Fe — 2е~ = Fe2+
На графитовом электроде собираются пузырьки газообразного водорода.
В данном случае происходит электрохимический процесс.— коррозия железа в кислой среде в контакте с инертным графитовым электродом. Коррозия железа подтверждается появлением характерной синей окраски турнбулевой сини:
3Fe2+ + 2 [Fe (CN)6J3- = Fe3 [Fe (CN)6] 21
Электрохимическая схема гальванического элемента и электронные процессы на электродах:
I-\
А (-) Fe/Fe2+||H+ + CI/C ( + ) К t_I
На аноде: На катоде:
Fe — 2е~ = Fe2+ 2H+ + 2е~ = H2
Суммарный процесс: Fe + 2H+ = Fe2+ + H2
3. Контакты, контакты...
Оборудование: стеклянная трубочка диаметром 5-S мм согнутая под углом 70-дло /рис 21), медная и алюминиевая проволочки и цинковая почоска, свободно входящая в стеклянную трубочку, 0,2 н. раствор серной кислоты.
Этот опыт для большой аудитории нужно демонстрировать, используя проекционную аппаратуру. Стеклянную трубочку наполните раствором серной кислоты. В одно колено трубочки поместите цинковую пластинку: происходит выделение водорода, но очень медленное. Во второе колено трубочки введите медную проволочку так, чтобы она соприкасалась с цинковой. Тотчас же начинается энергичное выделение водорода с поверхности медной проволочки.
Если вместо медной проволочки вставить алюминиевую, то водород начнет выделяться с. цинковой полоски, но энергичнее, чем в первом случае. При замене алюминиевой проволочки на медную водород опять начнет выделяться с меди. Если же убрать цинковую полоску, то выделение водорода с меди прекращается.
По ходу опытов или в конце их учащимся можно предложить вопросы и задания:
1. Чем объяснить, что при контакте цинка с. медью водород выделяется на медной проволоке?
Рис. 20. Коррозия железа
Cu
Zn-
HoSO,
Рис. 21. Контакты металлов в кислой среде
2. Какой металл является анодом, а какой катодом в образовавшейся гальванической паре?
3. Что происходит с анодом и с катодом при их контакте в кислой среде?
4. Какая гальваническая пара образовалась во втором случае и какой металл является анодом?
5. Составьте схемы гальванических пар и электронные уравнения процессов на аноде и катоде.
Схемы образовавшихся гальванических пар:
I) А( —)Zn/H2S04/Cu( + )K На катоде: 2Н++2«?-=Н2
2) A(-)Al/H2S04/Zn( + )K На аноде: На катоде:
Al—Зр"=Л13+ 2Н++2г"=Н2 4. Получение олова
Оборудование: электролизер с угольными электродами (рис. 22), источник постоянного тока1, 0,5 н. раствор хлорида олова (II), 0.1 н. раствор иодида калия, смешанного со свежеприготовленным крахмальным раствором, или иодокрахмальная бумага.
Электролизер наполните раствором хлорида олова. Вставьте в оба колена U-образной трубки угольные электроды и присоедините их к источнику постоянного тока так, чтобы анодом (—) был угольный электрод, находящийся в колене с газоотводным тубулусом. После включения источника тока через 4—5 мин на катоде появятся блестящие кристаллики металлического олова, а на аноде будет собираться свободный хлор. Выделяющийся хлор обнаруживается с помощью иодокрахмальной бумаги; так как хлор вытеснит из иодида калия свободный иод, то он окра-сиг крахмал в синий цвет:
