Опыт №4 процесс пассивации алюминия

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА

ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ МЕТАЛЛОВ С ВОДОЙ, КИСЛОТАМИ И ВОДНЫМИ РАСТВОРАМИ ЩЕЛОЧЕЙ

Опыт №1 действие воды на металлы.

В две пробирки наливают воду и насыпают в каждую небольшое количество порошка магния. Затем одну пробирку нагревают, а в другую добавляют раствор хлорида аммония.

А) Mg + 2H2O Mg(OH)2 +H2 (реакция идет при нагревании)

Б) 2NH4Cl + 2H2O + Mg MgCl2 + 2NH4OH + H2

Вывод: магний при незначительном нагревании энергично взаимодействует с водой, т.к. при этом повышается растворимость Mg(OH)2. В результате взаимодействия Mg(OH)2 и NH4Cl образуется NH4OH – основание более слабое, чем Mg(OH)2, поэтому равновесие реакции сдвинуто вправо. При удалении пленки Mg(OH)2 происходит бурное взаимодействие металла с водой.

Далее проверяют отношение Al, Zn, Cu к воде на холоде и при нагревании.

В) Al + H2Oреакция не идет, т.к. в воде не растворяется оксидная пленка Al2O3

Г) Zn + H2O(t0C) Zn(OH)2 +H2

Zn(OH)2 ZnO + H2O

Цинк взаимодействует с водой лишь при нагревании, т.к. при этом повышается растворимость Zn(OH)2.

Д) Cu + H2Oреакция не идет, т.к. не выполняется условие: ок должно быть больше вос.( ок.= -0,41; Cu+2/Сu= 0,34).

Опыт №2 действие соляной кислоты и разбавленной серной кислоты на металлы.

Испытывают действие указанных кислот на Al, Zn, Cu, Pb.

А)2Al + 6HCl 2AlCl3 +3H2

Б) 2Al + 3H2SO4Al2(SO4)3 + 3H2

Вывод: реакции идут, т.к. Al+3/Al= - 1,66 < 0,00 и AlCl3, Al2(SO4)3 – растворимые соли.

В) Zn + 2HCl ZnCl2 + H2

Г) Zn + H2SO4 ZnSO4 + H2

Вывод: реакции идут, т.к. Zn+2/Zn= - 0,76 < 0,00 и ZnCl2, ZnSO4 – растворимые соли.

Д) Pb+ HCl реакция не идет, т.к., несмотря на то, что Pb+2/Pb= - 0,13 < 0,00, реакция быстро прекращается образования на поверхности металла малорастворимой пленки хлорида свинца, изолирующей металл от кислоты (пассивация свинца).

Е) Pb+ H2SO4 реакция не идет, т.к. PbSO4- нерастворимая соль.

Ж) Cu + HCl

З) Cu + H2SO4

Вывод: реакции не идут, т.к. Cu+2/Сu= 0,34 > 0,00.

Опыт №3 действие концентрированной серной кислоты на металлы.

Проверяют действие концентрированной серной кислоты на Al, Zn, Cu.

a) Al + H2SO4 Al2(SO4)3 + H2O + H2S (S, SO2)

8 Al0 – 3e- Al+3 Al+3/Al= - 1,66 – окисление, восстановитель

3 SO4-2 + 10H+ + 8 e- H2S+ 4 H2O =+0,31- восстановление, окислитель

8Al0 + 3SO4-2 + 30H+ 8Al+3+ 3H2S+ 12 H2O

8Al + 15H2SO4 4Al2(SO4)3 + 12H2O +3 H2S

Вывод: Al – металл активный, поэтому образуются Al2(SO4)3, H2O, H2S. вос <ок следовательно реакция идет в прямом направлении.

b) Zn + H2SO4 ZnSO4 + H2O + S (SO2)

3 Zn 0 – 2e- Zn +2 Zn+2/ Zn= - 0,76 – окисление, восстановитель

1 SO4-2 + 8H+ + 6 e- S+ 4 H2O =+0,36- восстановление, окислитель

3Zn 0 + SO4-2 + 8H+ 3Zn +2 + S+ 4 H2O

3Zn + 4H2SO4 3ZnSO4 + 4H2O + S

Вывод: Zn– металл средней активности, поэтому образуются ZnSO4, H2O, S. вос <ок следовательно реакция идет в прямом направлении

c) Cu + H2SO4CuSO4 + H2O + SO2

1 Cu 0 – 2e- Cu +2 Cu+2/ Cu= +0,34 – окисление, восстановитель

1 SO4-2 + 4H+ + 2 e- SO2+ 2H2O - восстановление, окислитель

Cu 0 + SO4-2 + 4H+ Cu +2 + SO2 + 2H2O

Cu + 2H2SO4CuSO4 + 2H2O + SO2

Вывод: Cu– металл неактивный, поэтому образуются CuSO4, H2O, SO2.

Опыт №4 процесс пассивации алюминия.

А) 2Al + 6HCl10% 2AlCl3 +3H2

Б) Затем промыли алюминий водой

В) Al + HNO3(холод) Al2O3 + NO2 + H2O

1 2Al0 + 3H2O – 6e- Al2O3 + 6 H+ – окисление, восстановитель

6 NO3- + 2H+ + e- NO2+ H2O =+0,81- восстановление, окислитель

2Al0 + 3H2O + 6NO3- + 12H+ Al2O3 + 6 H+ + 6NO2+ 6H2O-полное ионное уравнение

2Al0 + 6NO3- + 6H+ Al2O3 + 6NO2+ 3H2O – сокращенное ионное уравнение

2Al +6HNO3(холод) Al2O3 + 6NO2 + 3H2O – молекулярное уравнение

Г)Снова промывают алюминий водой

Д) Al после обработки HNO3(холод) уже не будет взаимодействовать с HCl, т.к. на поверхности металла имеется оксидная пленка.