физическая_и_коллоидная_химия

б)Электродныйпотенциал

хлорсеребэлектряногоода

равен:

ЕAgCl = 0,2224 − 0,00065 (t −25)В]

[

(2.6)

2. Дляизмерения

рНрастворов

чащевсегоиспользуют

стеклянныйэле ктрод.

а) Стеклянныйэлектрод

испдляопределенияльзуют

концеиоводородантрацииовкислойсреде.Его

электродныйпотенциалрассчитываютформуле:

(2.7)

Цельработы:

ИзмеритьЭДСмедно

-цинковогогальванического

элементасп

омощьюпотенциионо( )Полученные. мератра

значенияЭДСсопоставвеличинами,рассчитаннымитьпо

формулам (2и(2.3).4)

.

Оборудование: Электрохимическаягальваническая( )ячейка,

электродымедныйицинковый,

потенциометриономер()для

стандартныхизмере

ний.

Реактивы:Растворы:

CuSO4концентраций0,01,0,50,1

М; ZnSO4

концентраций0,01,0,5 0,1

М;насыщенныйраствор

KCl,

дистиллированнаявода.

Порядок работы:

1. Составитьмедно

-цинковыйгальваническийэл

ементрис(.5

):

(−) Zn | ZnSO4 || CuSO4 | Cu (+)

Концентрациирастворовэлектролитов

указываются

преподавателем.

Подключитьмедно

-цинковыйэлемент

потенциометру

(иономеру):

медныйэлектродгальваническогоэлемента

подкклеммеючить

"+"потенциометра,цинковый"

−".

записатьвтаблицу

врабочуютетрадь.

3.

РассчитатьзначениеЭДСмедно

-цинковогоэлемента.

4.

Повторитьизмерениясп.по1

п.для4растворовэлектролитов

Таблица3.

Номера

Электроды

Электролиты

С,

Еизмер. ,

Ерасчёт. ,

опытов

моль л−1

В

В

а

Cu

CuSO4

1

Zn

ZnSO4

б

Cu

CuSO4

Zn

ZnSO4

а

Cu

CuSO4

2

Cu

CuSO4

б

Zn

ZnSO4

Zn

ZnSO4

1.

Составитьоднуизуказанныхцепей:

(−) Zn | ZnSO4 || ZnSO4 | Zn (+)или(

−) Cu | CuSO4|| CuSO4 | Cu

С 1 С

(+)

С 1

С 2

2

Концентрацииэлектролитов

указываютсяпреподавателем.

Подключиконцентрационныйэлементпотенциометруь

(ионо)измеритьегоеру

ЭДС. Результат

ыизмерений

записатьвтаблицу

.

2.

Сравнитьполучензначес ноеи

ЭДС концентрационного

элемента,рассчи

таннойпоуравнению(2.4)

.

1.

Вопросыкработе2

Механизмвозникновенскачкапотенцнаграницеалая

разделаметалл

− жидко.Запишитекаскачкитьие

потенциаловвозникнавсехгрразделаницахютфаз.

2.

Чтоназываетсягальвани

-потенциалом?Меройчегослужит

го

величина?

4.

Устройствогальваническогоэлемента.Показ, иетьчки

потенциаловвозникнаграницахфазютзделаме

дно-

цинковомгальванэлементе.Какизческомдаютих

максимвкладвеличинульный

ЭДСэлемента?

5.

УравнеНернста,постандарятиеэлектрнодного

потенциала.

6.

Отчегозавиелситандартнойчина

ЭДС

электрохимическогоэлемента?

7.

Водородныйэлектрод:

схема,строение,уравнреакц, ниеи

особенности.

Liи

8.

Стандартныеэлектродныепотенциалылитиевого

серебряного Agэлектродовсоответственноравны

–3,02 Ви

+0,799 В.Определитьстандартную

ЭДСэлемента,

составизэтихле.нногоктродов

9.

Сосхемутгалвьте

ьваническогоэлеизмедногонта

цинковэлектр,погружённыхвдов1

Мрастворыолей

этихмет.РалловссчитайтеЭДСэтогоэлемента.Напишите

уравненияэлектродныхпроцессов.ИзменитсялиЭДС,если

взять0,001

Мрастворыолей?

10. Откакихпараметровзави

сит ЭДСконцентрационного

элемента?

Задкра2ботечи

1.

Ви0,30 В,

ЭДСдвухконцентрациэлемерав0,75ыовнных

соответств.Показатьрасч,какоеизэлементовнно

большеотношениеконцентрацийрастворов?

2.

Длягальваническогоэлемента

Pt С| r3+,С r2+ ||Со 3+,Со 2+ | Pt

вычислитьстандартнуюЭДСЕ°,еслиЕ°(

Cr3+,С r2+|Pt)=-0,41 В,

Е°( Co3+,С o2+|Pt)=1,82 В.Написатьуравненреакц, иеи

протекающвэлементе.Рассчипотенциалыктродныейать

С( Cr3+)=0,005;С

(Cr2+)=0,05;

ивеличинуЭДСэл,еслимента

С( Со2+)=0,1;С( Co3+)=0,1.

3.

Гальваническийэлемпр схемодставленнт:

(−) Mg | Mg2+ || Co2+ | Co (+)

Mg2+ | Mg Е

о = −2,363 В

Co2+ |

Co Е

о = −0,277 В

Рассчитстандзнатьчертниое

ЭДСэтого

элемента.

Написатьэлектродныереакции.

4.

Концентрациирастворов

концентрационномэлементе0,150

и0,005 моль л−1.Рассчитать

ЭДСэлемента.

Т = 300 К, F =

96500 Кл моль−1, n = 2, R = 8.31 Дж моль−1град−1.

5.

ВычислитеЭДСэлемента:

Pt /Ti+4, Ti+3 // Sn+4, Sn+2/ Pt

C1

C2

C3 C4

C1=C2=C3=C4=1Значе.стапотенциаловдартныхиядля

электродов Ti+4, Ti+3и

Sn+4, Sn+2соответственноравны0,04и

0,15 В.

6.

ОпределитеЭДСпри298Кдляэлемента:

Pt,H2 / H+ // C6H4(OH)2, C6H4O, H+/Pt

Стандартныйэлектродныйпотенцхингиалдронно

го

электродаравен0,6994

В.

Са2+

+е 2

→Са 0

Е 0 = −2,870 В

Сu 2+

+е 2

→ Cu0

Е 0 = 0,337 В

Mn2+ + 2e → Mn0 Е 0 = −1,180 В

Какойизперечислметалловлегчепереходитнныхраст

вор?

8. Рассчитайте,чемуравенпотенциалцинковогоэлектр, да

ZnSO4,равной0,001

опущеннврасконцентрациейтв рго

М,

Т=298 К.

9. Потмедногоэлектроданциал,помещённоговрастворего

соли,составил+0,32

В.Вычислитьконцеиомедин.трациюов

10. Потенциалмар

ганцэле,пвктромещённоговрастворда

егос,составилли

-1,2 В.Вычислитьконцеионтрациюов

марганца.

11. Вычислитеконцеиоводородановра,створецию

котпортенциалвомдороднэлектродаравенго

-82 мВ.

12. Вычислитьконцеионтрациюов

Со2+враств оре CoCl2при

298 К,еслипотенциалкобаэ ектрьтовуказанномдаго

раствореен

-0,308 Вотносительностандартного

водороднэлек,астандартныйропотенциалгоэтого

электродаравен

-0,277 В.

Hg2+врастворе,прикоторо

13. Вычислитьконцеионтрациюов

м

потенциалэлектрода

Hg2+/Hg+поотношениюкстандартному

водородномуэлектродравеннулю.Стандартный

Hg2+/Hg+равен0,796

электродныйпотенциал

В.

14. ВычислитеЭДСсеребряно

-кадмиегальванического

элемента,вкотонцеромионтрацииов

Ag+и

Cd2+

соответстрави0,1ныенно0,005

моль/.Сосхемутавьте

гальваническогоэлементанапишитеуравненреакц, ияи

протприеработегок. ющей

аммония сконцентрациямипо1,0

моль/.ВычислитеЭДС

цепипр298

К.

Лабораторнаяработа

2б

Опредокселение

-потенциала

Краткаятеория:

Система,содержащаяводнойфазеокисленную

восстановлф рмуднтогои жвеществаннуюили

окислительно-

несколькихвеществ,назы

ается

восстановительнойили редокссистемой

.

Вмоментдинамическогоравнповесиярхности

электродаизинертногометалла,помещенноговредокс

-систему,

возникнетравнп ,которнциалсныйназ ваютй

окислительно-восстановительнымОВ) (

и ли

редокс

–

потенциаломЕ

r,который

дляреакции

Ox+ne→Red

рассчитываетсяпоуравнеНер: нстаию

(2.9)

где Er − стандартныйредокс

-потенциал;

n − числоэлектронов,

передаваемыхсдонора(

Red)наакцепторОх()вэлементарном

акте;

CОхи

CRed −

концентрацииокисленной

(Ox)

и

2. ИзмеритьпотенциометромЭДСэлемента:

(−) Ag |

AgCl,К

насыщ || K3[Fe(CN)6], K4[Fe(CN)6] | Pt (+)

длякаждого

соотношенияконцентрацийокисленной

восстановленнойформжелеза.

-потенциала Еrпоформуле:

3. Рассчитатьвеличинуредокс

Еr = E + ECl¯, Ag +/Ag,

где Еr −редокс -потенциал,

В,

Е − измеренпотенциометромачениеЭДСое,

В,

ECl¯, Ag+/Ag − потенциалнасыщенног

охлорсеребряного

электр,величинакоторогодляданнтемпературыв(й

°С)рассчитываетсяпоформуле:

ECl¯, Ag

+/Ag = 0.2224 – 0.00065 (t – 25).

Таблица 4.

Объем,

мл

lg (Cох

E,

Er,

K3[Fe(CN)6]

K4[Fe(CN)6]

КС1

/Cred)

B

B

20

2

10

16

6

10

11

11

10

6

16

10

2

20

10

4. Пострографзавитьксимости

Еrотlg

(Cox/Cгеd ).

5. Рассчитатьизграфика:

Еоr.

а)танугнаклоналаенспостр,ямойоенной

б)величину

6. Сравнитьполучензначестеоретическиминые:ия

а)стангенсомугланаклона,рассчитанным

поуравнению:

RТ /nF = 0,059/n,

-потенциалом Еоr=0,36В.

б)состандартнымредокс

1.

Вопросыкраб2оте

Привестипримерыокислительно

-восстановительныхсистем;

написатьуравнен

ияэлектрохимическихреакций.

2.

Чтопредставляетсобойокислительно

-восстановительный

электрод?

реакции,особенности.

5.

Завлпотенциалситредокс

-электродаоттемпературы?

6.

Скакойцельювовсеисслредоксуемые

-системывводится

растворхлоридакалия?

7.

Какимметалломможнозаменитьплатинувредокс

-электроде?

8.

Привестипримерыредокс

-систем.Каковафункция

платиновогоэлектродаэтс стемах?

Задачикработе2

1.

Потренциалдокс

-электродавсистеме

Cr2O72-/Cr3+ равен

1,96 В,Е о (Cr2O72-/Cr3+) = 1,33 В.Определитьотношение

концентрацийокисленнвосстановленнойфионоврм

хромавэтойсистеме.

2.

Рассчитайтевеличипотеокислительноциалау

-

восстановительногоэлектрода

Pt/Fe3+,Fe2+,есликонцентрации

3.

FeCl3и FeCl2соответственноравны0,05

Ми0,85 М.

Вкакойизприведённижесистемвознокислительноыхкает

-

восстановительныйпотенциал:)

Cu/Cu+2;б) Ag,AgCl/HCl;в)

Pt/Cu+2,Cu+;г)

Pt,H2/HCl.Рассчитай те Red-Oxпотенциалэтой

системыпри25

°С,еслиотношенконцентрацийок сленной

восстановленныхформравно3?

рН?

4.

Какие электроможноиспдлизмеренияыьзовать

Какойизприведённыхнижепроцессовпротекаетна

поверхносстекэлекянного? тирода

Н+ + ē=Н1/2

2,

Н

+ +ОН

- =Н 2О

Н+р-р↔Н +пов-сть,

Н

+р-р +ē=Н

пов-сть

5. Данэлектрод

Pt/Sn4+,Sn2+.Концентрацииравны

С( SnCl4)=0,01 М,

C(SnCl2)=0,001 М.Опредтипэлектродалите

иегоп тенциал.

Глава III

ПОВЕРХНОСТНОЕНАТЯЖЕ

НАДСОРБЦИЯЕ

Лабораторнаяработа3

ИзучеадсорбцииПАВнаграниеводныйрастворце

-воздух

Краткаятеория:

Явлениеадсорбциивсегдасвязграницразделаофаз. й

Адсорбция

можетпроисходитьналюб верхностийразделафа

з:

«жидкость –газ », «твердтелое

–газ »,

«твердтелое

–

раствор», «жидкость –жидкость ».

Вещество,наповерхнкоторогопр адсорбциясти,ходит

называется адсорбентом,апогловеществоаемое

– адсорбтивом

илиадсорбатом .Состояние,вкоторнах дитсям

веществона

границеразделафазвповерхностномслое,существенно

отличаеегос стовобъемесяфазы.Напримерния,вслучае

однокомпонентнойдвухфазнойсис

темывода«

–водянойпар»

(рис.7 )межмоси,действующиелекулярнынамолекулувод, ы

расположеннуювобъемефазы,распределеныравномерносо

сторонысоседнихмолекул.Молекулы,находящиеся

поверхностиразделафаз,испытываютдействиемежмолекулярных

силвбольшстепсостороныежйнифазыдкипнечтий

взаимолекуламисодействуютгазообразной

фазы.Таккакв

газовойфаземолекулгазообразвеществанаменьшеного

единицеобъектожемонауаходятсяинабольших

расстоянияхдруготдруга,следовсилыВательно

-дер-

Ваальсаздесьничтожнымалы.Поэтомукажотдельная

молекуланапов

ерхнжидкостибладабольшейэнпоргиейт

сравэнемолекулыргиейниювобъемефазглубинной(«»).

Онанаходитсявнеравновесномсостояниистремвтянутьсятся

вобъемжидкости.

Суммарныйизбытэнергиивсехмок

лекул

поверхностногослоя,отне

сенныйкединицеповерхностираздела

фаз,называется

поверхностным натяжением. Поверхностное

натяжениеобычнообозначаютбуквой

σ иизмеряютв

Дж/м

2или

Рис.7.

(3.1)

Концентриповерхностиниевеществана азделаф

называется адсорбцией.Жидкостьилитвёрдтело,на е

поверхнкоторогопр адсорбциястиназываетсяходит

адсорбентом,авещес

тво,образующееповерхностныйслой

– адсорбатом.

(адсорбируюгазилирастворённвещ) ествийсяое

Количествоадсорбированноговеществаобычно

определяетсяизбыткомвеществанаграницефазпосравнению

Избытвеществамолях, к

равнколичествомвесным.

отнесенныйксм1

2 или(м1

2)поверхности

–называют

адсорбцией.Обозначаютадсорчащевсегоуквойцию

Г и

рассчитываютпоформуле:

где Со и Ср –начальнаяиравнконцевеснаятрации

растворвещестнного

-

2.

ва,моль;

S –поверхностьадсорбента,см