Презентация по химии "Электрохимическое и химическое восстановление металлов из растворов"

• 1 слайд

  Приложение 5
  к исследовательской работе
  
  ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКОЕ И ХИМИЧЕСКОЕ ВОССТАНОВЛЕНИЕ МЕТАЛЛОВ ИЗ РАСТВОРОВ
  
  Автор: Галкина Анастасия,
  учащаяся 11 класса
  МБОУ СОШ с. Большие Озерки
  

• 2 слайд

  ЦЕЛЬ: получение покрытия из других металлов на
  токопроводящих предметах электрическим током
  и контактным вытеснением металлов из растворов
  их солей более активными металлами
  ЗАДАЧИ: 1) изучение условий проведения электролиза и их влияния
  на процесс;
  определение природы растворимых электродов;
  демонстрация тесной межпредметной связи между химией
  и физикой;
  2) сопоставление окислительно-восстановительной
  активности металлов в водных растворах и расположение
  их в ряд активности;
  3) ознакомление с практическим значением химических
  процессов восстановления металлов
  
  

• 3 слайд

  АКТУАЛЬНОСТЬ ВЫБРАННОЙ ТЕМЫ: методами химического и электрохимического восстановления осаждают защитные, декоративные, жаростойкие, коррозийно-устойчивые, износостойкие, токопроводящие покрытия, получают готовые изделия нужной формы (процесс гальванопластики), извлекают металлы из растворов, регенерируя таким образом металлы, получают порошки для последующего формирования из них металлоизделий или восстановления изношенных деталей
  ПРАКТИЧЕСКАЯ ЗНАЧИМОСТЬ: подготовка и выступление на
  научно-проектной конференции. Использовать материалы
  работы на уроках химии в качестве дидактического материала при
  изучении темы: Электролиз
  
  МЕТОДЫ, ПРИМЕНЯЕМЫЕ ПРИ ВЫПОЛНЕНИИ РАБОТЫ:
  изучение литературы по данной теме;
  практическое применении различных способов получения покрытий
  металлами на поверхности токопроводящих предметов;
  наблюдение за результатами химических процессов на каждом
  этапе, фотографирование с последующим описанием;
  объяснение и обобщение результатов проведенных опытов
  

• 4 слайд

  ПЛАН:
  1. I ЧАСТЬ: ЭЛЕКТРОЛИЗ ВОДНЫХ РАСТВОРОВ СОЛЕЙ
  1.1. Покрытие стального токопроводящего предмета (монеты)
  слоем меди электрическим током с погружением в раствор
  электролита
  1.2. Нанесение на алюминиевый предмет (ложку) слоя меди
  электрическим током без погружения в раствор электролита
  1.3. Установление природы металлических стержней
  1.4. Нанесение слоя цинка на стальную пластинку электрическим
  током
  2. II ЧАСТЬ: КОНТАКТНОЕ ВЫТЕСНЕНИЕ МЕДИ ИЗ РАСТВОРА
  ПРИ ИСПОЛЬЗОВАНИИ РАЗЛИЧНЫХ ВОССТАНОВИТЕЛЕЙ
  3. III ЧАСТЬ: ПРИМЕНЕНИЕ ПРОЦЕССОВ ВОССТАНОВЛЕНИЯ
  МЕТАЛЛОВ
  4. ИСПОЛЬЗУЕМАЯ ЛИТЕРАТУРА
  

• 5 слайд

  
  1. I ЧАСТЬ: ЭЛЕКТРОЛИЗ ВОДНЫХ РАСТВОРОВ СОЛЕЙ
  1.1. Покрытие стального токопроводящего предмета (монеты) слоем меди электрическим током с погружением в раствор электролита
  
  Электролиз - (от электро... и греч. lysis - разложение, растворение, распад), совокупность процессов электрохимического окисления-восстановления на погруженных в электролит электродах при прохождении через него электрического тока.
  Анод – положительный электрод
  Катод – отрицательный электрод
  Особенность электролиза - пространственное разделение процессов окисления и восстановления: электрохимическое окисление происходит на аноде, восстановление - на катоде.
  

• 6 слайд

  
  Электролиз может быть легко
  осуществим при растворении в
  воде солей, диссоциирующих на
  ионы
  CuSO4 → Cu²+ + SO4²‾.
  
  Процессы окисления-
  восстановления в растворах
  проходят глубже, если среда
  раствора кислая. Для повышения
  рН раствора необходимо
  добавить серную кислоту.
  
  В качестве гальванической
  ванны можно использовать
  любую стеклянную емкость
  такого размера, чтобы
  покрываемый металлом
  предмет свободно размещался в
  ней и при этом не находился
  вблизи от анода.
  

• 7 слайд

  полюсу
  Источника
  питания. Монета
  – катод. Медный
  провод
  соединен с
  положительным
  полюсом
  источника
  питания и
  является в
  настоящей цепи
  анодом.
  К
  А
  _
  +
  CuSO4
  В качестве источника электропитания можно использовать как стационарный источник постоянного тока, так и электрическую батарейку, которая дает напряжение 4 – 10 В.
  Монета с помощью проволоки присоединена к отрицательному
  

• 8 слайд

  
  При проведении
  электролиза электроды
  должны быть погружены в
  растворы, содержащие
  ионы, т. е. в электролиты.
  К
  А
  

• 9 слайд

  
  Площадь анода необходимо увеличить, наматывая на него
  спиралью медную проволоку. Расстояние между электродами – не
  
  А
  К
  меньше 8 см.
  

• 10 слайд

  
  Процессы, протекающие на электродах при электролизе растворов
  

• 11 слайд

  А
  К
  Cu²+
  Cu²+
  На катоде в результате электролиза происходит восстановление ионов электролита. Катионы принимают электроны и превращаются в атомы  К: Cu2+ + 2ē → Cu0
  На аноде в результате электролиза происходит окисление молекул, принадлежащих материалу анода (анод растворяется)
  А: Cu0 → Cu2+ + 2ē
  

• 12 слайд

  Электролиз сводится к
  переносу меди с анода на
  катод
   
  Cu2+ + Cu0 → Cu0 + Cu2+
  
  Изменение окраски на
  катоде протекает быстро: от
  нескольких секунд до
  нескольких минут.
  

• 13 слайд

  
  В результате электролиза поверхность катода покрывается
  пленкой осаждающегося металла: меняется ее цвет, увеличивается масса
  катода в соответствии с 1-ым законом Фарадея: m = k • I • t
  (масса вещества, которая выделилась при электролизе на катоде
  прямо пропорциональна тому электричеству, который прошел сквозь
  электролит в единицу времени t).
  

• 14 слайд

  1.2. Нанесение на алюминиевый предмет (ложку) слоя меди электрическим током без погружения в раствор электролита
  

• 15 слайд

  
  Поверхность алюминиевой ложки необходимо очистить от оксидной пленки наждачной бумагой и обезжирить раствором соды технической, затем ложку поместить в пустую стеклянную емкость и присоединить
  К
  проводом к отрицательному полюсу источника питания.
  

• 16 слайд

  
  Медный провод необходимо распределить между щетинками
  зубной щетки и другим концом соединить с «+» источника питания.
  Необходимо приготовить насыщенный подкисленный раствор
  медного купороса.
  

• 17 слайд

  
  Между поверхностью обрабатываемой детали (катода) и медным
  проводом (анода) всегда должен быть слой электролита, поэтому
  импровизированную кисть необходимо помещать в раствор электролита
  постоянно.
  

• 18 слайд

  
  Во время работы медный провод не должен касаться ложки,
  замыкать электрическую цепь должен раствор электролита.
  

• 19 слайд

  Процесс детального покрытия ложки медью длился несколько минут. Избирательное нанесение медного покрытия применяется в дизайнерских проектах.
  

• 20 слайд

  1.3. Определение природы металлических стержней
  
  
  

• 21 слайд

  
  Необходимо
  приготовить насыщенный
  раствор электролита из
  поваренной соли.
  NaCl
  

• 22 слайд

  
  Металлические
  стержни необходимо
  погрузить в раствор
  электролита и подключить
  к источнику питания.
  А
  К
  

• 23 слайд

  
  Наблюдаю бурное выделение газа на катоде и небольшое
  изменение цвета на аноде.
  К
  А
  

• 24 слайд

  При дальнейшем проведении электролиза наблюдаю бурную
  реакцию с выделением газа на электродах и все более
  интенсивную серо-зеленую окраску вблизи анодной области.
  К
  А
  

• 25 слайд

  В растворе без подкисления образуется зеленоватый
  гелеобразный осадок.
  

• 26 слайд

  При дальнейшем воздействии электрического тока осадок меняет цвет на коричневый.
  Наблюдаемыми свойствами – придавать электролиту зеленый цвет вблизи анода – обладают ионы железа:
  А: Fe0 → Fe2+ + 2ē
  
  
  Fe(OH)2 при дальнейшем электролизе окисляется до Fe(OH)3
  бурого цвета: А: Fe2+ → Fe3+ + ē
  Т.к. в растворе присутствуют ионы хлора (NaCl → Na+ + Cl-),
  параллельно с образованием осадка выделяется газ Cl2 со
  специфической окраской и запахом: А: 2Cl- + 2ē → Cl2↑
  На катоде в результате электролиза происходит восстановление
  ионов электролита с образованием новых продуктов. Катионы принимают
  электроны и превращаются в ионы более низкой степени окисления 
  К: Fe3+ + ē → Fe2+ (катод принял цвет осадка – серо-зеленый)
  и 2H+ + 2ē → H2↑ из воды (выделение газа).
  

• 27 слайд

  Вывод: данные стержни из стали - сплава на основе железа.
  Сопутствующие выводы: масса анода уменьшилась, анод стал
  тоньше, на его поверхности рыхлый слой Fe(OH)3 коричневого цвета из
  раствора, я оставила его для более наглядного восприятия;
  масса катода увеличилась, катод принял зеленовато-серый цвет
  осадившегося Fe(OH)2 . Процесс длился два часа.
  

Краткое описание документа:

Презентация является приложением к исследовательской работе "Электрохимическое и химическое восстановление металлов из растворов". В ней содержится вся практическая часть проведенной работы и необходимая теоретическая. Презентация разделена на две части из-за большого объема и невозможности размещения на сайте.