Работа 7. Измерение эдс гальванического элемента.

Цель работы: 1. Измерить ЭДС Cu-Zn гальванического элемента и электродные потенциалы отдельных электродов, сравнить ЭДС Cu-Zn элемента с вычисленной по значениям измеренных электродных потенциалов и по уравнению Нернста. 2. Измерить ЭДС концентрационного элемента и сравнить ее с вычисленной по уравнению Нернста.

Порядок выполнения работы:

I. Измерение ЭДС Cu-Zn гальванического элемента потенциометром.

1. Составить для работы медно-цинковый гальванический элемент. С этой целью налить в сосуды с медным и цинковым электродами растворы CuSO₄ и ZnSO₄ , соответственно. Стеклянный соединительный мостик заполнить насыщенным раствором KCl, избегая появления пузырьков. В соединительную пробирку налить насыщенный раствор КСl.

2. Подключить медно-цинковый элемент к потенциометр:медный электрод подключит к клемме «+» потенциометра, цинковый к «-»

3 . Измерить ЭДС Cu-Zn элемента с помощью потенциометра. Результаты измерений записать в таблицу 4.1.

3. Вычислить ЭДС Cu-Zn элемента по формуле (4.20) и результат вычислений записать в таблицу 4.1.

Таблица 4.1 Определение ЭДС Cu-Zn элемента.

E⁰_Cu²⁺_{/ Cu} = …………………….. E⁰_Zn²⁺_{/ Zn}=................ E⁰_г.э. =.........................

CuSO4			ZnSO4			Еизм (В)	Евыч (В)
Смоль/л	γ +-	а	Смоль/л	γ+ -	а
0,1			0,1
0,1			1,0
1,0			0,1

II. Определение потенциалов Zn- и Си- электродов.

1. Определить электродный потенциал Zn-электрода. Для этого составить гальванический элемент из цинкового и хлорсеребряного электродов и с помощью потенциометра измерить его ЭДС. Записать в тетради электродные реакции, протекающие в этом элементе.

Zn│ZnSO₄ ││Kl_насыщ │AgCl│Ag

Величину потенциала Zn-электрода рассчитать по формуле (4.21). Значение потенциала хлорсеребряного электрода Е_Аg найти по формуле (4.18).

E_г.э. =E_Ag –E_Zn иE_Zn = E_Ag -E_г.э. (4.21)

2. Определить потенциал Cu-электрода, составив гальванический элемент из медного и хлорсеребряного электродов и измерив его ЭДС. Записать в тетради электродные реакции, протекающие в этом элементе.

Ag│ AgCl│ Kl_насыщ ││CuSO₄│Cu

3. Рассчитать электродный потенциал Cu-электрода, учитывая, что Cu-электрод является положительным:

Eг.э. =E_Сu – E_Ag и E_Cu = Eг.э. + E_Ag

4. Вычислить по формуле Нернста (4.15) электродные потенциалы Zn- и Си-электродов. Значения стандартных потенциалов и коэффициентов активности взять из справочных таблиц. Результаты вычислений записать в таблицу 4. 2.

Таблица 4.2 Определение электродных потенциалов Zn- и Сu- электродов.

t⁰C………… E_Ag………………………………

электрод	MeS04			Ег.э (В)	Е г.э(изм)	Е в
	С	γ + -	а
Zn2+/Zn	0,1
	1,0
Cu2+/Cu	0,1
	1,0

III. Измерение ЭДС концентрационного элемента.

1. Подготовить для работы один из двух указанных ниже концентрационных гальванических элементов

(-)Zn│ZnSO₄││ZnSO₄│Zn(+) или

С₁ С₂

(-)Cu │CuSO₄│CuSO₄│Cu(+)

С₁ С₂

с концентрациями солей С₁= 0,1 моль/л и С₂ = 1,0 моль/л, подключить элемент к потенциометру и измерить его ЭДС.

2.Рассчитать ЭДС концентрационного элемента по формуле:

для комнатной температуры

Результаты записать в таблицу 4.3

Таблица 4.3

элемент		MeSO4						Ег.э.выч	Ег.эизм
		C1	γ+-	a1	C2	γ+-	a2
	Сu
	Zn

Контрольные вопросы

Перед выполнением работы:

1. Какова цель данной работы?

2. Как производится измерение ЭДС медно-цинкового и концентрационного гальванических элементов?

3. Как измерить потенциалы Си- и Zn- электродов?

4. Какие электроды используются в данной работе?

5. Запишите схемы гальванических элементов, используемых в работе.

6. Как вычислить ЭДС медно-цинкового гальванического элемента по уравнению Нернста?

7. Как вычислить потенциалы Си- и Zn- электродов?

К защите работы:

1. Поясните термины: электрод, электродная реакция, гальванический элемент, ЭДС, электродный потенциал, стандартный электродный потенциал.

2. Если в гальваническом элементе протекает самопроизвольный процесс, а) на каком электроде происходит окисление; б) какой изэлектродов считается отрицательным; в) каков знак ЭДС.; г) каков знакизменения энергии Гиббса данной реакции?

3. Запишите электродные реакции для используемых в работе гальванических элементов.

4. Как по величине электродных потенциалов рассчитать ЭДС элемента определить направление реакции, протекающей в этом элементе?

5. Какие электроды используют в качестве электродов сравнения?

6. Какой элемент называется концентрационным?

Работа 8. Измерение окислительно-восстановительных потенциалов.

Цель работы. Измерить редокс-потенциал раствора, содержащего соли К₃Fе(СN)₆ и К₄Fе(СN)₆, и изучить зависимость величины потенциала от соотношения концентраций окисленной и восстановленной форм железа.

Порядок выполнения работы.

1. Включить иономер, подсоединить к нему платиновый и хлорсеребряный электроды. Схема составленного гальванического элемента:

(-)Ag│ AgCl, KCl_насыщ││ K₃[Fе(СN)]₆^- , K₄[Fе(СN)₆] │Pt(+)

2. Пользуясь бюретками отмерить в химический стакан растворы K₄Fe(CN)₆ и K₃Fe(CN)₆ в соотношении, указанном в табл. 4.4, добавить раствор КСl. Опустить в стакан электроды и измерить ЭДС гальванического элемента. Результаты записать в таблицу.

3. Аналогичные измерения произвести с другими редокс-системами.

4. Величину редокс-потенциала E_ox/red рассчитать по формуле:

E_ox/red = E_г.э + E_Ag ,

где E_ox/red - редокс-потенциал; E_г.э - измеренная ЭДС гальванического элемента; E_Ag - потенциал насыщенного хлорсеребряного электрода, величину которого для данной тепературы найти по формуле (4.18).

5. Построить график зависимости E_ox/red от log(C_ox /C_red) (линейные координаты уравнения Нернста). Из графика определить тангенс угла наклона прямой и сравнить его с величиной 2,3RT/F в уравнении Нернста.

6. Из графика определить величину стандартного редокс-потенциала E°_ox/red. Объясните расхождение величины E°_ox/red с табличным значением стандартного редокс-потенциала для этой системы.

7. Запишите в тетради уравнения электродных реакций.

Таблица 4.4

Объем, мл			Сox/Сred	lg(Сox/Сred	E, В	Er, B
K3[Fе(СN)]6	K4[Fе(СN)6]	КСl
20 16 11 6 2	2 6 11 16 20	10 10 10 10 10

Контрольные вопросы

Перед выполнением работы

1. Какие электроды используются при определении редокс - потенциала?

2. Запишите схему гальванического элемента, используемого в работе.

3. Как рассчитывается редокс-потенциал системы?

4. Почему зависимость редокс-потенциала от log(C_ox/C_red) изображается прямой линией?

5. С какой целью во все исследуемые редокс-системы вводится раствор КСl?

К защите

1. Какие системы называют окислительно-восстановительными?

2. Что называют стандартным окислительно-восстановительным потенциалом?

3. От каких параметров зависит величина редокс-потенциала?

4. Какова роль Pt при измерении окислительно- восстановительного потенциала? Можно ли её заменить другим металлом и каким?

5. Как зависит заряд поверхности Pt от соотношения концентрацийокисленной и восстановленной форм в растворе?

6. Запишите электродные реакции для используемого в работе гальванического элемента. ?

7. Как по величине электродных потенциалов рассчитать ЭДС элемента иопределить направление реакции, протекающей в этом элементе?

8. Как по величине редокс-потенциала можно охарактеризовать окислительные свойства системы?

7. Приведите примеры веществ, которые в стандартном состоянии могут быть а) окислены бромом; б) восстановлены иодид-ионами в водном растворе.

_.