Дослід 1. Протекторний захист.

1. Взяти ¾ стакана розчину електроліту (3%-ний NaCl). Додати 3-4 краплі фенолфталеїну. Фенолфталеїн є індикатором на ОН ^--іони, в присутності яких розчин набуває малинового кольору.

 

2. Занурити в електроліт на 5 хвилин з’єднані провідником пару електродів: залізо-алюміній. Виникає гальванічний елемент, в якому один електрод являє позитивний полюс, а другий – негативний. При корозії в нейтральному середовищі у позитивного полюса утворюються ОН^--іони і в присутності фенолфталеїну з’являється малинове забарвлення.

 

3. Встановити, який з електродів є позитивним полюсом. Електроди з розчину вийняти, промити їх водою, витерти насухо.

 

4. Намалювати схему корозійного гальванічного елементу. Написати рівняння реакцій, які мають місце на електродах. Встановити, який з електродів є протектором і поясніть чому.

 

Дослід 2. Корозія залізних стрижнів при відсутності захисту.

Взяти ¾ стакана розчину електроліта і додати в нього дві краплі солі K₄[Fe(CN)₆], яка являє собою індикатор на іони Fe⁺³. Занурити в розчин два залізних стрижня. Через 4-5 хв. біля поверхні обох стрижнів з’явиться синє забарвлення (утворюється берлінська лазур – Fe₄[Fe(CN)₆]₃.

Пояснити причину. Розчин вилити. Промити водою стакан і стрижні.

 

Дослід 3. Катодний захист одного залізного стрижня другим.

1. Взяти ¾ стакана розчину електроліта і додати в нього дві краплі розчину K₄[Fe(CN)₆].

 

2. Залізні стрижні приєднати до полюсів джерела електричного струму, при цьому один стрижень буде - анодом, а другий катодом.

 

3. Занурити стрижні у розчин. Струм пропускати 2-5 хвилин.

 

4. Спостерігати газоутворення біля катоду і появу синього забарвлення біля аноду.

 

5. Намалювати схему катодного захисту, пояснити принцип дії.

 

6. Після закінчення роботи електроди вийняти з розчину, промити водою та зачистити.

 

Дослід 4. Інгібітори корозії в кислому середовищі.

Налити розчин сірчаної кислоти у дві пробірки (на 1/3 об’єму). В обидві пробірки внести залізні стружки. Внаслідок взаємодії металу і сірчаної кислоти в обох пробірках через кілька хвилин почнеться виділення газоподібного водню. В одну із пробірок додати уротропін. Виділення газу припиняється. Уротропін є інгібітором для процесу взаємодії заліза з кислотою.

 

Контрольні питання:

1. Дайте визначення корозії.

2. Види корозії та причини її виникнення.

3. Методи боротьби з корозією.

4. Електрохімічні методи захисту від корозії.

 

ЛАБОРАТОРНА РОБОТА №14

 

Тема:	Визначення якісних показників палива.
Мета:	Освоїти методику визначення умовної в’язкості згідно ГОСТ 6258-86 (НАФТОПРОДУКТИ).
Реактиви:
	Розчини:	- Гліцерин;
		- Дизельне паливо (ДП);
		- Вода дистильована.
	Тверді речовини:	- Кальцій хлористий;
Обладнання:	віскозиметр типу ВУ, термометри, секундомір, скляні палички довжиною 15-20 см., циліндр мірний, стакан мірний.

 

1.1 Методичні вказівки до вивчення теоретичного матеріалу

 

Умовна в’язкість - відношення часу витікання із віскозиметру (типу ВУ) 200см³ досліджуваного нафтопродукту при температурі випробування до часу витікання 200 см³ дистильованої води при температурі 20^оС.

 

1.2 Проведення дослідів

Підготовка до випробування.

1. Визначення постійної (водного числа) віскозиметра.

Внутрішній резервуар віскозиметра ретельно промивають: етиловим або петролейним ефіром, етиловим спиртом, дистильованою водою, висушують.

Віскозиметр вставляють у прорізи триножника і фіксують гвинтами. У верхній отвір вставляють чистий сухий стрижень і в резервуар наливають дистильовану воду, що має температуру 20^оС.

Водою такої ж температури наповнюють ванну віскозиметру і добре перемішують за допомогою крильчатої мішалки.

Впевнившись, що температура у ванні дорівнює 20^оС, швидко підіймають стрижень, запускаючи в цей час секундомір. Коли вода витікаючи, досягне мітки на колбі 200 см³ (нижній край меніска), зупиняють секундомір. Вимір часу витікання 200 см³ дистильованої води проводять чотири рази. Середнє арифметичне (отримані результати не повинні відрізнятись на 0,5 сек) приймають за постійну віскозиметра (водного числа віскозиметра):

 

t	Н2О 20^о

Для стандартного віскозиметра час витікання 200 см³ води при 20^оС повинно бути від 50 до 52 сек.

 

2. Підготовка проби.

Нафтопродукт перед визначенням в’язкості профільтрувати через сітку.

При наявності води необхідно його попередньо зневодити за допомогою прожареного хлористого кальцію або сірчанокислого натрію, відстояти та профільтрувати через сітку.

3. Проведення випробування.

Перед початком випробування кожної проби нафтопродуктів внутрішній резервуар віскозиметру і його стічну трубку ретельно промивають чистим розчинником і просушують.

При визначенні умов в’язкості випробуваного нафтопродукту при заданій температурі у ванну віскозиметру наливають воду (при визначенні в’язкості до 80^оС), або масло чи гліцерин (при визначенні в’язкості 50-100^оС) і нагрівають до температури дещо вищої заданої температури визначення. Стічний отвір віскозиметра закривають стрижнем і заповнюють внутрішній резервуар віскозиметру досліджуваним нафтопродуктом.

Для підтримання температури нафтопродукту під час випробування підтримують весь час за допомогою рідини у ванні, витримуючи її з відхиленням ±0,5^оС.

Коли термометр, що знаходиться у нафтопродукті покаже потрібну температуру, швидко виймають стрижень і одночасно нажимають кнопку секундоміра. Коли нафтопродукт у мірній колбі досягне мітки, відповідній 200см³ (піна у розрахунок не приймається), секундомір спиняють і відраховують час витікання нафтопродукту.

4. Обробка результатів.

Умовну в’язкість досліджуваного нафтопродукту при температурі t(BI _t) в умовних градусах вираховують по формулі:

 

BIt=	τt
τ	Н^2О
20^о

 

де τ_t – час витікання із віскозиметру 200 см³ досліджуваного нафтопродукту при температурі випробування, с;

 

- водне число віскозиметру.

τ	Н^2О 20^0

За результат приймається середнє арифметичне двох послідовних вимірів.

Результати записують з точністю до 0,1 умовного градуса.

Контрольні питання:

1. Які є типи палива?

2. Яке паливо використовується на суднах?

3. Що таке октанове число?

4. Що таке цетанове число?

5. Які якісні показники палива?

 

 

 

ЛАБОРАТОРНА РОБОТА №15

 

Тема:	Визначення еквіваленту мармуру.
Мета:	Експериментальним шляхом визначити еквівалентну масу мармуру.
Реактиви:	Розчини:	- Соляна кислота;
	Тверді речовини:	- Мармур.
Обладнання:	Прилад для визначення еквівалентів речовин.

 

1.1 Методичні вказівки до вивчення теоретичного матеріалу

 

Перед виконанням роботи необхідно повторити основні поняття і закони хімії, вивчити поняття “хімічний еквівалент” та “еквівалентна маса” речовини.

Зверніть увагу, що в багатьох сучасних підручниках замість терміна “еквівалентна маса” використовується термін “молярна маса еквівалента”. Відповідно до цього хімічний еквівалент позначають Е, а молярну масу еквівалента (еквівалентну масу) М_Е.

Для розрахунку еквівалентних мас простих і складних речовин зручно користуватись формулою:

 

(формула І)

де М – молярна маса речовини; Z – величина, що змінюється залежно від класу речовини. Приклади використання цієї формули для різних класів речовин наведені в таблиці 1.1

 

таблиця 1.1

 

Розрахунки еквівалентних мас простих і складних речовин

 

Клас речовини	Значення Z	Приклад
Проста речовина	Валентність елемента Z = 3
Кислота	Основність(в даній реакції) а) Z = 3   б) Z = 1	а) H3 PO4 + 3NaOH = Na3 PO4 + 3H2O; б) H3 PO4 + 3NaOH = NaН2PO4 + H2O;
Основа	Кислотність (в даній реакції) а) Z = 2     б) Z = 1	а) Са(ОH)2 + 2 HCl = CaCl2 + 2 H2 O; б) Са(ОH)2 + 2 HCl = CaОНCl + H2O;
Оксид	Z = B · n = 6 Добуток валентності елемента, який зв’язаний з киснем, на кількість його атомів у формулі
Сіль	Z = B · n = 6 Добуток заряду основного залишку на кількість основних залишків у формулі солі

 

Запам’ятайте, що всі речовини реагують між собою в еквівалентних кількостях. В цьому полягає один з основних законів хімії – закон еквівалентів. Цей закон можна сформулювати по-іншому: маси (об’єми) реагуючих речовин прямо пропорційні їх еквівалентним масам (об’ємам). Математично закон еквівалентів записують у кількох варіантах:

де m₁, m₂ – маси реагуючих речовин;

V₂, - об’єм та еквівалентний об’єм однієї з реагуючих речовин;

n_Е – кількість еквівалентів речовини.

Найчастіше всі розрахунки проводять, використовуючи значення еквівалентних об’ємів кисню чи водню. Ці величини постійні і дорівнюють:

; ;

; .

 

1.2 Проведення дослідів

 

Дослід № 1

В основі роботи лежить реакція між мармуром і соляною кислотою, в результаті якої виділяється вуглекислий газ. Необхідно експерементальним шляхом точно визначити об’єм газу, виконати математичні розрахунки і, таким чином, обчислити експерементальне значення еквівалентної маси мармуру.

При виконанні лабораторної работи слід скористатися приладом для визначення еквівалентів речовин (мал.1).

Перед проведенням досліду необхідно перевірити прилад на герметичність.

Якщо протягом 2-3 хв рівень в бюретках не зміниться, то прилад гермитичний і можна приступати до роботи. Знявши пробірку, опустити бюретку на попередню висоту і записати положення нижнього краю меніску рідини в бюретці 1 з точністю до 0,1 мл (око спостерігача повинно знаходитись на рівні нижнього меніска). В пробірку через воронку налити 8-10 мл 2Н розчину соляної кислоти. Нахиливши обережно пробірку з кислотою, покласти на її сухий край наважку мармуру і в такому положенні приєднати до бюретки 1_. Тільки після цього опустити пробірку вертикально, щоб мармур впав у кислоту. Коли вся наважка розчиниться і пробірка охолоне до кімнатної температури, встановити рівень рідини в бюретках на одній лінії і заміряти його положення в бюретці 1. Різниця положення рівня рідини після реакції мармуру з кислотою являє собою об’єм газу, що виділився.

Результати досліду записати в такій формі:

1. Маса мармуру - m (г)-

2. Об’єм газу, що виділився - V (мл)-

3. Атмосферний тиск - Р (мм рт.ст.) –

4. Температура - t (⁰С)–

Застосувавши рівняння Клайперона-Менделеєва,

 

 

Мал.1

 

 

обчислити масу газу,що виділився. Використовуючи закони еквівалентів:

 

обчислити еквівалентну масу мармуру. Еквівалентну масу СО₂ розрахувати за формулою (І). Знайти відносну похибку експеременту за формулою

 

 

де - еквівалентна маса мармуру, розрахована за формулою (І).

При оформленні лабораторної роботи записати рівняння хімічної реакції і зробити висновок.

 

Контрольні питання:

 

1. Що таке еквівалент?

2. Закон еквівалентних мас?

3. Як визначити еквівалентні маси оксиду, основи, кислоти, солі?

4. Чому дорівнює еквівалентна маса кисню, та його еквівалентний об’єм?

5. Чому дорівнює еквівалентна маса водню, та його еквівалентний об’єм?

 

 

ЛАБОРАТОРНА РОБОТА №16

 

Тема:	Визначення електрорушійної сили гальванічних елементів.
Мета:	Ознайомитись з процесами які проходять в гальванічних елементах різного типу
Реактиви:	Розчини	- Сульфат заліза (ІІ) - Сульфат міді (ІІ) - Сульфат цинку - Хлорид калію - Агар-агар
Обладнання:	Мідно-залізна та цинково-залізна пластинки, гальванометр, електролітичний місточок, пробірки

 

1.1 Методичні вказівки до вивчення теоретичного матеріалу

 

Гальванічний елемент – система, що складається з двох електродів, у якій хімічна енергія окисно-відновної реакції перетворюється в електричну енергію. При цьому окислювально-відновна реакція протікає в напрямку, у якому ∆G < 0, роблячи корисну роботу, а ЕРС елемента завжди має позитивне значення.

Найпростішим гальванічним елементом є гальванічний елемент Якобі. Він складається з цинкової і мідної пластинок, кожна з яких занурена в розчин своєї солі. Розчини ZnSO₄ і CuSO₄ відділені один від одного простою напівпроникною перегородкою, здатною пропускати тільки іони SO₄^2-.

Цинк є більш активним металом у порівнянні з міддю. Він буде виділяти в розчин більше число іонів, а отже здобувати більш негативний заряд. При з’єднанні цинкової і мідної пластинок провідником електрони з цинкового електрода почнуть переміщатися до мідного. У гальванічному елементі буде мати місце реакція:

Zn + CuSO₄ = ZnSO₄ + Cu

Електрохімічна схема для даного гальванічного елемента буде мати вигляд

 

А ΘZn │ZnSO₄ ║CuSO₄ │Cu Å К

 

А Θ Zn │Zn⁺² ║Cu⁺² │Cu Å К

 

Анодом називається електрод, на якому протікає процес окислювання, а катодом – на якому протікає процес відновлення. Анод у гальванічному елементі – негативний електрод, катод – позитивний.

У даному гальванічному елементі ці процеси можна записати так:

 

На аноді Θ: Zn - 2ē = Zn⁺² – процес окислення

На катоді Å: Сu⁺² + 2ē = Cu – процес відновлення.

 

ЕРС гальванічного елемента дорівнює різниці електродного потенціалу катода та анода:

 

ЕДС = φ_К – φ_А = φ_Cu/Cu⁺² – φ _Zn/Zn⁺².

 

Величина електродного потенціалу залежить від концентрації (активності) іонів металу в розчині. Якщо активність іонів металу в розчині не дорівнює 1 , то значення електродного потенціалу розраховується по формулі Нернста:

 

 

φ = φ₀ +

 

де φ – електродний потенціал металу в розчині з активністю металу А_Ме⁺ⁿ;

φ₀ – стандартний електродний потенціал металу;

n – кількість електронів, що беруть участь у процесі окислювання чи відновлення;
А_Ме⁺ⁿ – активність іонів металу в розчині.

Абсолютне значення електродних потенціалів виміряти не можна. Звичайно визначають відносні електродні потенціали металів.

 

Нормальний (стандартний) водневий електрод

Як стандартний електрод, щодо якого визначають електродні потенціали металів, прийнятий нормальний водневий електрод, що являє собою платиновий електрод, покритий платиновою черню. Електрод занурюють у розчин H₂SO₄ з концентрацією іонів водню 1 г-іон/л, у посудину подається під тиском 1 атм. хімічно чистий газоподібний водень таким чином, щоб пухирці його покривали поверхню платинової пластинки. Платина насичується воднем, причому частина поглиненого водню переходить в атомарний стан. На границі платини, насиченої газоподібним воднем і іонами водню в розчині сірчаної кислоти, виникає електродний потенціал, що умовно прийнятий рівним нулю.

Водневий електрод зображують у такий спосіб:

(Pt)H₂ │H₂SO₄ чи (Н₂/Н⁺)

φ₀-0 φ₀=0

 

За умовну величину, що характеризує стандартний потенціал електрода, приймають ЕРС гальванічного елемента, складеного з електроду, зануреного в розчин своєї солі, з активністю іонів металу, яка дорівнює одиниці, і нормального водневого електрода.

Якщо метал у ряді активності знаходиться перед воднем, то в парі з нормальним воднем він буде анодом і піддаватися окислюванню. Значення стандартного електродного потенціалу металу буде мати знак мінус, наприклад:

 

ΘZn│ ZnSO₄ ║ H₂SO₄ │H₂ (Pt) Å

Θ Zn - 2ē = Zn⁺² - процес окислювання

Å 2Н⁺ + 2ē = Н₂ - процес відновлення

 

Стандартний електродний потенціал цинку дорівнює (- 0,76 В).

Потенціал металів у розчинах власних солей, з активністю іонів металу, рівний одиниці, обмірюваний щодо нормального водневого електрода, при температурі 25⁰С, називається стандартним електродним потенціалом.

Розташування металів в ряд по мірі зростання алгебраїчної величени стандартних електродних потенціалів утворить так званий «ряд напруг». Положення того чи іншого металу в ряді напруг характеризує його відновні властивості та окисну здатність його іонів. Чим менше значення φ₀, тим вище відновна здатність металу і тим менше окисні властивості його іонів.

З двох металів у ряді напруг роль анода буде виконувати той метал, у якого найбільш негативне значення стандартного електродного потенціалу (φ₀), а ЕРС гальванічного елемента дорівнює різниці електродних потенціалів катода та анода.

У результаті протікання через систему електричного струму відбувається зміна швидкостей електродних процесів і зменшення ЕРС гальванічного елемента.

 

Таблиця

Ряд напруг металів

 

Рівняння електродного процесу	Стандартний потенціал при 25^0С, У
Li^+ + e =Li	- 3,045
K^+ + e = K	- 2,92
Ca^+2+2 e =Ca	- 2,87
Na^++ 1e =Na	­ - 2,71
Mg^+2+ 2e =Mg	- 2,36
Al^+3+ 3e =Al	- 1,66
Zn^+2+ 2e = Zn	- 0,76
Cr^+3+ 3e = Cr	- 0,74
Fe^+2+ 2e = Fe	- 0,44
Cd^+2+2 e = Cd	-0,40
Co^+2+ 2e = Co	- 0,27
Ni^+2+ 2e = Ni	- 0,25
Sn^+2+ 2e = Sn	- 0,14
Pb^+2+ 2e = Pb	- 0,13
Fe^+3+ 3e = Fe	- 0,037
2H^++ 2e = H2
Cu^+2+ 2e = Cu	0,34
Cu^+1+ 1e = Cu	0,52
Hg^+2+ 2e = Hg	0,79
Ag^+1+ 1e = Ag	0,80
Pt^+2+ 2e = Pt	1,18
Au^+1+ 1e = Au	1,69