电化学游乐设施——“非活性”锌

锌被认为是一种活性金属。 负标准电位表明它会与酸发生剧烈反应，从酸中置换出氢。 此外，作为两性金属，它还与碱反应形成相应的络盐。 然而，纯锌非常耐酸和碱。 原因是这种金属表面的析氢电位很大。 锌杂质促进原电池的形成，从而促进它们的溶解。

对于第一次测试，您需要：盐酸 HCl、锌板和铜线（照片 1）。 我们把盘子放在装满稀盐酸的培养皿中（图2），在上面放上铜线（图3），HCl显然不会影响。 一段时间后，氢在铜表面大量释放（照片4和5），而在锌上只能观察到少量气泡。 原因是上述锌上的析氢过电压，比铜上的大得多。 结合的金属相对于酸溶液达到相同的电位，但氢更容易在过电压较低的金属 - 铜上分离。 在具有短路 Zn Cu 电极的原电池中，锌是阳极：

(-) 要求：锌⁰ → 锌²⁺ + 2e^–

氢在铜阴极上被还原：

(+) 片田：2H⁺ + 2e^– → N₂­

将两个电极过程方程加在一起，我们得到了锌溶解在酸中的反应记录：

锌 + 2H⁺ → 锌²⁺ + H₂­

在接下来的测试中，我们将使用氢氧化钠溶液、锌板和钢钉（照片 6）。 与前面的实验一样，将一块锌板放入培养皿中的稀 NaOH 溶液中，并在其上放置一个钉子（铁不是两性金属，不与碱反应）。 实验的效果是类似的——在指甲表面释放氢气，锌板只覆盖了几个气泡（照片7和8）。 Zn-Fe 系统出现这种行为的原因也是锌上析氢的过电压，这比铁上的要大得多。 同样在这个实验中，锌是阳极：

(-) 要求：锌⁰ → 锌²⁺ + 2e^–

并且在铁阴极上水被还原：

(+) 片田：2H₂O + 2e^– → N₂+ 2开^–

将两个方程加在边上，并考虑到碱性反应介质，我们原则上得到了锌溶解过程的记录（形成了四羟基阴离子）：

锌 + 2OH^– + 2H₂O → [Zn(OH)₄]^2– + H₂