оловна
Методичний кабінет
Дослідницькі роботи
Методики
Додаткові матеріали
Тестування
Контакти
Виготовлення та дослідження гальванічних елементів з овочів та фруктів
Avatar
Автор Атамась Артем
Науковий співробітник НЦ "Мала академія наук України", кандидат технічних наук. Сфера наукових інтересів: розвиток технологій наукової освіти.
Рівень складності Середній
Рівень небезпеки Безпечно
Доступність використовуваних матеріалів Можливо виконати в домашніх умовах
Орієнтовний час на виконання роботи До 2 годин
Резюме
Попередня Інформація
Обладнання
Експериментальна Процедура
Аналіз Отриманих Даних
Напрями Розвитку
Блок 1. Резюме
Мета роботи: виготовлення гальванічних елементів з овочів і фруктів та дослідження їхніх характеристик.
Завдання роботи: виготовити один або декілька гальванічних елементів з використанням овочів та фруктів та дослідити їхні характеристики.
Блок 2. Попередня інформація
Рис. 1. Варіант створення батареї гальванічних елементів з використанням овочів та фруктів
Гальванічний елемент – це хімічне джерело живлення, в якому використовується різниця електродних потенціалів двох металів, занурених у електроліт.
Як правило, такий елемент складається з двох різних металів, занурених в окремий електроліт. Кожен з електродів разом з електролітом, у який він занурений, утворює напівелемент. Напівелементи можуть бути з’єднані між собою за до соляного містка (рис. 2а) або відокремлені один від одного пористою мембраною (рис. 2б). Наприклад, це можуть бути цинковий і мідний електроди, занурені відповідно у розчини солей цинку та міді.
На поверхні кожного з металів, занурених в електроліт, утворюється подвійний електричний шар внаслідок переходу частини атомів металу в розчин у вигляді іонів. Як наслідок, кожен із металів отримує електричний заряд. Якщо з’єднати електроди провідником, то заряд стікатиме від електрода з більшим потенціалом до електрода з меншим потенціалом, утворюючи електричний струм. При цьому потенціали електродів вирівнюватимуться, що призведе до порушення рівноваги між електродом і електролітом. Це, у свою чергу, спричиняє перехід нових атомів з електроду в електроліт. У результаті в замкненому колі підтримується електричний струм, який супроводжується зміною електродів: у зображених на рис. 2 прикладах відбувається розчинення цинкового електроду і відкладення міді на мідному.
1. Докажите опытным путём состав: а) гидроксида кальция; б) сульфата аммония.
а) Проведём качественную реакцию на гидроксид-ион. Для этого воспользуемся индикаторами. Гидроксид кальция - основание малорастворимое, но тем не менее некоторое количество растворяется, следовательно среду изменять будет. Возьмём индикатор фенолфталеин, добавим его в пробирку с гидроксидом кальция, в результате раствор частично изменит цвет на малиновый - следовательно среда щелочная (слабощелочная).
б) Проведём качественную реакцию на сульфат-ион. Для этого возьмём любую растворимую соль бария (по стандарту - хлорид бария), добавим его в раствор с сульфатом аммония. В ходе реакции выпадает белый осадок - сульфат бария. Реакция выглядит следующим образом:
ᅠᅠ
2. Испытайте растворы нитрата натрия, карбоната натрия и нитрата цинка раствором индикатора или индикаторной бумагой, и объясните результаты испытаний. Запишите молекулярные и ионные уравнения реакций гидролиза:
1. Нитрат натрия - соль, образованная сильным основанием NaOH и сильной кислотой HNO₃, гидролиз протекать не будет, среда нейтральная. Это можно доказать следующим путём: возьмём индикатор метиловый оранжевый, добавим его в раствор нитрата натрия, в результате цвет изменится на оранжевый. Это и есть признак нейтральной среды.
2. Карбонат натрия - соль, образованная сильным основанием NaOH и слабой кислотой H₂CO₃. Гидролиз протекает по аниону, образующаяся среда - щелочная, гидролиз обратимый, протекает в две стадии:
ᅠᅠ
ᅠᅠ
Добавим в раствор метиловый оранжевый. Раствор поменяет цвет на жёлтый, следовательно реакция среды щелочная.
3. Нитрат цинка - соль, образованная слабым основанием Zn(OH)₂ и сильной кислотой HNO₃. Гидролиз протекает по катиону, образующаяся среда - кислая, гидролиз обратимый, протекает в две стадии:
ᅠᅠ
ᅠᅠ
Добавим в раствор метиловый оранжевый. Раствор поменяет цвет на красный, следовательно реакция среды кислая.
3. Практически осуществите все следующие превращения: 
1. Получим сульфат железа путём реакции железа и разбавленной серной кислоты:
ᅠᅠ
С точки зрения ОВР:
ᅠᅠ
ᅠᅠ
| 2 | 1 | окисление
ᅠᅠ
| 2 | 1 | восстановление
ᅠᅠFe - восстановитель, H₂SO₄ (2H⁺) - окислитель.
2. Получим гидроксид железа путём реакции сульфата железа и гидроксида калия:
ᅠᅠ
3. Получим хлорид железа путём реакции гидроксида железа и хлороводородной кислоты:
ᅠᅠ
4. Получим нитрат железа путём реакции хлорида железа и азотной кислоты:
