電化學遊樂設施——“非活性”鋅

鋅被認為是一種活性金屬。 負標準電位表明它會與酸發生劇烈反應，置換出酸中的氫。 此外，作為兩性金屬，它還與鹼反應生成相應的絡鹽。 然而，純鋅非常耐酸和鹼。 原因是這種金屬表面析氫的潛力很大。 鋅雜質促進原電池的形成，從而促進其溶解。

對於第一次測試，您需要：鹽酸 HCl、鋅板和銅線（照片 1）。 我們把盤子放在裝滿稀鹽酸的培養皿中（圖2），在上面放上銅線（圖3），HCl顯然不會影響。 一段時間後，氫在銅表面大量釋放（照片4和5），而在鋅上只能觀察到少量氣泡。 原因是上述鋅上的析氫過電壓，比銅上的大得多。 結合的金屬相對於酸溶液達到相同的電位，但氫更容易在過電壓較低的金屬 - 銅上分離。 在具有短路 Zn Cu 電極的原電池中，鋅是陽極：

(-) 要求：鋅⁰ → 鋅²⁺ + 2e ^-

氫在銅陰極上被還原：

(+)加田：2小時⁺ + 2e ^- → N₂­

將兩個電極過程方程相加，我們得到了鋅在酸中溶解的反應記錄：

鋅+2H⁺ → 鋅²⁺ + H.₂­

在接下來的測試中，我們將使用氫氧化鈉溶液、鋅板和鋼釘（照片6）。 和之前的實驗一樣，將一塊鋅板放入培養皿中的稀NaOH溶液中，並在其上放置一個釘子（鐵不是兩性金屬，不與鹼發生反應）。 實驗效果類似——指甲表面釋放出氫氣，而鋅板上只覆蓋著少量氣泡（照片7和8）。 Zn-Fe體係出現這種行為的原因也是鋅上的析氫過電壓，該過電壓比鐵上的析氫過電壓大得多。 同樣在這個實驗中，鋅是陽極：

(-) 要求：鋅⁰ → 鋅²⁺ + 2e ^-

在鐵陰極上水被還原：

(+)加田：2小時₂O + 2e ^- → N₂+ 2開 ^-

將兩邊的兩個方程相加並考慮鹼性反應介質，我們原則上獲得了鋅溶解過程的記錄（形成四羥基酸陰離子）：

鋅+2OH ^- + 2H₂O→[Zn(OH)₄]^{2 -} + H.₂