Порядок выполнения работы.

Записать элемент в строку. Для этого по таблице стандартных потенциалов (см. приложение) определить знаки электродов в гальваническом элементе:

e⁰_Zn²⁺_|Zn = -0,763B; e⁰_Cu²⁺_|Cu = 0,337B.

Так как цинковый электрод отрицательный, а медный – положительный, то в соответствии с Международной конвенцией гальванический элемент следует записать следующим образом:

Zn|ZnSO₄||CuSO₄|Cu

C₁ C₂

Приготовить электроды. Для этого медную и цинковую пластинки зачистить мелкой наждачной бумагой. При зачистке электродов употреблять индивидуальную наждачную бумагу.

Промыть электроды дистиллированной водой, затем соответствующим для металла раствором электролита.

Погрузить электроды в специальные сосуды с соответствующими растворами требуемой концентрации.

Обмыть концы электролитического мостика дистиллированной водой и ввести в электродные сосуды специальные патрубки (рис.1).

Рис.1 Схема гальванического элемента.

1. Стеклянный сосуд с патрубком для соединения с другим электродом;

2. Цинковая пластинка;

3. Раствор сульфата цинка;

4. Медная пластинка;

5. Раствор сульфата меди;

6. Электролитический мостик.

Подключить зажимы от цифрового вольтметра к соответствующим электродам и измерить ЭДС. Если на цифровом табло высветится отрицательное значение ЭДС, необходимо зажимы у электродов поменять местами. Занести измеренное значение ЭДС в таблицу 1.

Рассчитать теоретическое значение ЭДС воспользовавшись уравнением Нернста.

RT E = E0 + · ln (aCu2+/aZn2+) zF

или, подставив значения R( 8,31 Дж/моль·К ) и коэффициент пересчёта от натурального к десятичному логарифму (2,3), уравнением.

Т Е = Е0 + 2·10-4 · ·lg(aCu2+|AZn2+) z

При небольших концентрациях (с ≈ 0,001 моль/л) можно считать, что a_Zn²⁺_(Cu²⁺₎ ≈ c _Zn²⁺_(Cu²⁺₎

Если концентрация велика – больше 0,01 моль/л, необходимо рассчитать среднюю ионную активность электролита a₊ = γ₊· c₊ ,где

γ₊ - средний ионный коэффициент активности (см. приложение).

c₊ - cредняя ионная концентрация, она связана с молярной соотношением

c₊ = c(ν₊^ν+ · ν_-^ν-)^1/ν ,где

ν₊,ν_- - число катионов, анионов, на которое распадается молекула электролита;

ν - общее число ионов.

Для сульфата меди и цинка ν₊ = ν__{_} = 1

Значит, с₊ = с и а₊ = γ₊ · с

Подобным образом измеряют и рассчитывают ЭДС других элементов. Полученные данные заносят в таблицу 1.

Таблица 1.

№ изме- рения	Гальванический элемент	Еизм., В	Етеор, В	Относительная ощибка измерений, 0/0
1. 2. 3.

Лабораторная работа №2

Изменение потенциалов отдельных электродов.

Цель работы:

• Составить полуэлементы и вычислить на основании экспериментальных данных потенциалы заданных электродов.

• Рассчитать электродные потенциалы по уравнению Нернста и сравнить их значения с вычисленными на основании опытных данных.

• Изучить влияние концентрации электролита и природы электрода на значение электродного потенциала.

Порядок выполнения работы.

В основе определения потенциалов электродов лежит измерение ЭДС гальванических элементов, состоящих из электродов, потенциалы которых нас интересуют, и электрода сравнения, например, хлорсеребряного

(е⁰_Cl^-_|AgCl|Ag = + 0,222B) .

Для экспериментального определения электродных потенциалов составляют следующие гальванические элементы:

Ag | AgCl | KCl || CuSO₄ | Cu,

С₁

Zn | ZnSO₄ || KCl | AgCl | Ag.

С₂

Хлорсеребряный электрод по отношению к медному является отрицательным, по отношению к цинковому – положительным.

ЭДС составленных элементов (Е_х) измеряют на установке, схема которой приведена на рис. 2.

1 – стеклянный сосуд с раствором и патрубком для соединения с другим электродом;

2 – электрод сравнения;

3 – металлическая пластинка.

Схема установки для измерения