Химия металлов (Al)
Подождите немного. Документ загружается.
Федеральное агентство по образованию Российской Федерации
Уфимский Государственный Авиационный Технический Университет
Кумертауский филиал
Кафедра ЕН и ОТД
Отчёт
по лабораторной работе №7
«Химия металлов»
Выполнил:
студент гр. ТМ-108
Тимербаев Рафаэль
Проверил:
преподаватель
Муллаянов Р.Х.
2009 г.
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 7.
«Химия металлов»
Цель работы: рассмотрение связи физико-химических
свойств металлов с электронным строением атомов, строением
кристаллической структуры, изучение химических свойств металлов
(взаимодействие с простыми и сложными окислителями; водой, кислотами,
щелочами, их смесями) для понимания физико-химических процессов при
химических методах обработки металлов и сплавов.
Теоретическая часть
Металлы - простые вещества, обладающие характерными свойствами;
высокой электропроводностью и теплопроводностью, отрицательным
температурным коэффициентом электропроводности, способностью хорошо
отражать электромагнитные волны (блеск и непрозрачность), пластичностью.
По химическим свойствам металлы - восстановители, так как легко
отдают свои валентные электроны.
Металлы - это элементы, атомы которых имеют минимальное
количество электронов на внешнем энергетическом уровне. Степень
окисления определяется числом неспаренных электронов в нормальном и
возбужденном состояниях.
Восстановительную активность атома элемента определяют
потенциалом ионизации валентных электронов. Химическая активность
металла как простого вещества, имеющего кристаллическое строение,
характеризуется термодинамическими величинами (энтальпией ΔН и энергией
Гиббса ΔG). Для суждения о возможности реакции металла с водой,
кислотами, щелочами необходимо также определение величины ΔG
химической реакции, Так как эти реакции являются окислительно-
восстановительными, где металл выступает в качестве восстановителя, а ион
водорода H+ (гидроксоний H2O) либо анион кислоты в виде окислителя.
При условии, что φокисл > φвост, реакция между металлом и водой,
кислотой, щелочью, растворами солей возможна E = φокисл – φвост
ΔG = -zFE, z-число электронов в уравнении ОВР, F-число Фарадея
E-ЭДС процесса
Экспериментальная часть:
1. Реакция взаимодействия с водой:
2Al+6H
2
O=2Al(OH)
3
+3H
2
Al
0
– 3e → Al
3+
φ
вост
(Al
3+
/Al) = -1.662 В
φ
окисл
(2H
2
O/2OH
2-
H
2
) = -0.414 В
E = φ
окисл
– φ
вост
= -0,414 + 1,662 = 1,248 В
ΔG = -zFE = -2*96500*1,248 = -240864 (Дж/моль)
2. Реакция взаимодействия с щелочью:
2Al+6NaOH+6H
2
O=2Na
3
[Al(OH)
6
]+3H
2
Al
0
– 3e → Al
3+
φ
вост
(Al
3+
/Al) = -1.662 В
φ
окисл
(Na
+
/Na) = -2.714 В
E = φ
окисл
– φ
вост
= -2.714 + 1,662 = -1,052 В
ΔG = -zFE = -2*96500*(-1,052) = 203036 (Дж/моль)
3. Реакции взаимодействия с кислотами:
2Al+3H
2
SO
4
=Al
2
(SO
4
)
3
+3H
2
Al
0
– 3e → Al
3+
φ
вост
(Al
3+
/Al) = -1.662 В
φ
окисл
(H
2
/H
-
) = 2.2 В
E = φ
окисл
– φ
вост
= 2.2 + 1,662 = 3.862 В
ΔG = -zFE = -2*96500*3.862 = -745366 (Дж/моль)
2Al+6HCl=2AlCl
3
+3H
2
Al
0
– 3e → Al
3+
φ
вост
(Al
3+
/Al) = -1.662 В
φ
окисл
(Cl
-
/Cl
2
) = 1.359 В
E = φ
окисл
– φ
вост
= 1.359 + 1,662 = 3.021 В
ΔG = -zFE = -2*96500*3.021 = -583053 (Дж/моль)
2Al+6HNO
3
=2Al(NO
3
)
3
+3H
2
Al
0
– 3e → Al
3+
φ
вост
(Al
3+
/Al) = -1.662 В
E = φ
окисл
– φ
вост
= 1,662 = 1.662 В
ΔG = -zFE = -2*96500*1.662 = -320766 (Дж/моль)
4. Реакции с концентрированными кислотами:
Al+6HNO
3(конц)
=Al(NO
3
)
3
+3NO
2
+3H
2
O
Al
0
– 3e → Al
3+
φ
вост
(Al
3+
/Al) = -1.662 В
E = φ
окисл
– φ
вост
= 1,662 В
ΔG = -zFE = -2*96500*1,662 = -320 (кДж/моль)
8Al+15H
2
SO
4(конц)
=4Al
2
(SO
4
)
3
+12H
2
O+3H
2
S
Al
0
– 3e → Al
3+
φ
вост
(Al
3+
/Al) = -1.662 В
E = φ
окисл
– φ
вост
= 2.2 + 1,662 = 3.862 В
ΔG = -zFE = -2*96500*3.862 = -745366 (Дж/моль)
2Al+6HCl
(конц)
=2AlCl
3
+3H
2
Al
0
– 3e → Al
3+
φ
вост
(Al
3+
/Al) = -1.662 В
φ
окисл
(Cl
-
/Cl
2
) = 1.359 В
E = φ
окисл
– φ
вост
= 1.359 + 1,662 = 3.021 В
ΔG = -zFE = -2*96500*3.021 = -583053 (Дж/моль)
Вывод: на лабораторной работе мы рассмотрели связи физико-
химических свойств металлов с электронным строением атомов, строением
кристаллической структуры, изучение химических свойств металлов
(взаимодействие с простыми и сложными окислителями; водой, кислотами,
щелочами, их смесями) для понимания физико-химических процессов при
химических методах обработки металлов и сплавов.