Основы химии
Методическое пособие - Химия
Другие методички по предмету Химия
указанными характеристиками устанавливается уравнением Нернста:
где Е0 - потенциал металлического электрода в стандартных условиях, В (значения Е0, содержатся в справочной литературе); R-универсальная газовая постоянная, 8,314 Дж/моль.К; Т- абсолютная температура, К; n - число электронов, принимающих участие в процессе; а - активность ионов Меn+ в растворе, моль/дм3.
Для разбавленных растворов а, может быть принята равной молярной концентрации ионов [Меn+ ]. Тогда при Т = 298 К, с учетом численных значений констант и перехода из натурального логарифмирования к десятичному, уравнение Нернста имеет вид:
(3)
Аккумуляторами называют ХИТ, в которых осуществляется многократный переход химической энергии в электрическую и наоборот. Процесс накопления энергии идет под воздействием внешнего источника тока и называется заряд аккумулятора, а процесс превращения химической энергии, в электрическую идет самопроизвольно и называется разряд аккумулятора. Топливные элементы - это ХИТ, в которых окислитель и восстановитель хранятся вне элемента и в процессе работы подаются к электродам, которые не участвуют в токообразующей реакции. Такие элементы могут работать длительный промежуток времени.
3. Экспериментальная часть
Приборы и реактивы: иономер в режиме измерения ЭДС, железная, никелевая, цинковая, кадмиевая и медная пластины, четыре химических стакана вместимостью 100 см3, наждачная бумага, фильтровальная бумага, растворы FеSO4, NiSO4, ZnSO4, CdSO4 и CuSO4 с концентрациями: 0,1 М; 0.25 М; 0.5 М; 1 М; солевой мостик (П-образная трубка, заполненная насыщенным раствором КС1 в смеси с агар-агаром).
Порядок выполнения работы
Получить у преподавателя виды электродов и значения концентраций растворов MeSO4 и CuSO4 для трех гальванических элементов (одна концентрация для MeSO4 и три концентрации для CuSO4 или наоборот). Подготовить прибор для измерения ЭДС. Пластинки металлов зачистить наждачной бумагой, промыть дистиллированной водой и промокнуть фильтровальной бумагой. Электрод, изготовленный из одного из перечисленных металлов, присоединить к клемме "Изм.", а медный - к клемме "Всп." потенциометра. В четыре стакана налить по 50 см3 растворов соответствующих солей. Меняя концентрации солей, можно составить 3 гальванических элемента.
Для каждого гальванического элемента в стаканы с растворами сульфатов металлов опустить соответствующие пластины. Оба раствора соединить с помощью солевого мостика. Снять показания ЭДС с прибора (например 11,5) и сделать пересчет в вольты:
Опыт повторить два раза (Еi). Экспериментальные данные занести в таблицу 2.
4. Обработка экспериментальных данных
Записать схему и электродные реакции гальванического элемента.
По результатам для каждого опыта вычислить среднее арифметическое значение ЭДС по формуле
По уравнению (3) рассчитать значения электродных потенциалов при всех указанных преподавателем концентрациях [Меn+].
Таблица 2 Экспериментальные и расчетные данные
№ ГЭКонцентрация ионов металла в растворе [Меn+], моль/дм3Теоретическое значение электродного потенциала ЕЭДС гальванического элементаП, %Эксперим.Теор. ETМеn+Cu2+ЕЕЕiЕсред.123
Теоретические значения ЭДС ET для каждого случая вычислить по уравнению (1) и оценить относительную погрешность опыта. Расчетные и экспериментальные данные занести в таблицу 2. По полученным данным построить графики зависимости ЭДС от концентрации ионов. Заполнить метрологическую карту и сформулировать основные выводы.
5. Контрольные вопросы и задания
1. Электродный потенциал системы Sn/Sn2+ равен - 0.281 В. Определить концентрацию ионов Sn2+ в растворе.
- Электродный потенциал системы Со/Со2+ уменьшился на 116 мВ.
- Как изменится концентрация ионов Со2+ в растворе?
- Какой потенциал приобретет платиновая пластинка, опущенная в 1 М раствор подкисленного перманганата калия?
- Составить схемы двух гальванических элементов, в одном из которых цинк - анод, а в другом цинк - катод?
- При какой концентрации ионов Cu2+ потенциал медного электрода будет равен стандартному потенциалу водородного электрода?
- Вычислить потенциал водородного электрода, опущенного в 0.1 М раствор гидроксида натрия.
- Какой должна быть концентрация уксусной кислоты (a = 0.01). чтобы потенциал водородного электрода был равен - 0.05 В?
- Составить схему, записать реакции на электродах и рассчитать ЭДС гальванического элемента, составленного из меди, находящейся в растворе 0.1 М CuSO4. И кадмия, опущенного в раствор 0.01 М CdSO4.
- Вычислить потенциал водородного электрода, опущенного в 0.05 М раствор серной кислоты.
- Определить стандартную ЭДС гальванического элемента, при работе которого протекает реакция
2Al + 3CuSO4 3Cu + Al2(SO4)3
- Свинцовый электрод в растворе нитрата свинца (II) имеет потенциал -0.20 В. Вычислить концентрацию ионов Рb2+ (в моль/дм3).
12. ЭДС элемента Даниэля-Якоби равна 1.12 В. Концентрация ионов цинка Zn2+ равна 0.01 М. Определить концентрацию ионов меди Си2+.
РАБОТА № 10. ЭЛЕКТРОЛИЗ ВОДНЫХ РАСТВОРОВ ЭЛЕКТРОЛИТОВ
- Цепь работы: Формирование навыков расчета характеристик электролиза с использованием законов Фарадея и записи электродных реакций.
- Основные теоретические положения
Электролизом называются процессы, происходящие на электродах под действием электрического тока, подаваемого от внешнего ис