Опыт 6.2. Измерение эдс (е) гальванического элемента

Цель: Ознакомиться с методами измерения Е гальванического элемента. Определить зависимость Е от концентрации электролита.

Ход работы.

Соберите гальванический элемент из двух металлических электродов и растворов электролитов (предложенных преподавателем): зачистите наждачной бумагой две металлические пластинки, промойте их дистиллированной водой, просушите фильтровальной бумагой. Опустите электроды в стаканы с соответствующими растворами солей; соедините электролиты электролитическим ключом (полоска фильтровальной бумаги, пропитанная насыщенным раствором KCl); подсоедините электроды с помощью проводов к вольтметру.

Измерить ЭДС. Результаты запишите в таблицу.

Даны:

Металлические пластинки – железная (Fe), медная (Cu).

Электролиты с концентрацией – [Cu²⁺] = … моль/л, [Fe³⁺] = … моль/л.

В отчёте:

- приведите схему гальванического элемента (рис.).

- запишите электродные потенциалы металлов. Определите анод и катод, учитывая, что анод имеет более отрицательный стандартный электродный потенциал (φ⁰):

φ⁰ (Cu²⁺/Cu⁰) = … , φ⁰ (Fe³⁺/Fe⁰) = … .

- запишите электродные реакции, протекающие на аноде и на катоде:

На аноде: …

На катоде:…

- используя уравнение Нернста, определите реальные потенциалы металлов:

φ (Me^z+/Me⁰ ) = φ⁰(Me^z+/Me⁰ ) + 0,059/z*lg [Me^z+]

- определите Е_теор и ΔG_теор..:

Е_теор = φ (катод) - φ (анод);

ΔG_теор. = - n Е_теор F

- результаты эксперимента запишите в таблицу 6.1.

Таблица 6.1.

№	[Cu2+], моль/л	φ катода, В	Етеор., В	Еэксп., В	ΔGтеор., кДж/моль
1
2
3
4
5

- постройте график зависимости Е_теор. и Е_эксп от концентрации электролита.

- сравните Е_теор. и Е_эксп..

- сделайте вывод о возможности протекания процессов в гальваническом элементе.

Опыт. 6.3. Электролитическое осаждение металлов.

Цель: Ознакомиться с закономерностями процессов протекающих при электролизе растворов солей. Определить выход металла по току.

Ход работы.

Соберите установку для электролиза.

Подготовьте стальные катоды к электролизу: отшлифуйте наждачной бумагой, промойте в дистиллированной воде, просушите. Определите площадь (S, см²) рабочей поверхности катода. Взвесьте катод (m_катод1).

Осмотрите свинцовый анод. Покрытые слоем PbO₂ бурого цвета аноды должны быть цельными и плотными.

Поместите электроды в электролизёр, залейте заданный объём раствора. Установите на источнике постоянного тока HY – 3000 начальную силу тока, указанную в таблице (табл.6.2.).

Проводите электролиз в заданном режиме (табл.6.2.). Затем выньте катоды из электролизёра, промойте и просушите. Взвесьте катоды с покрытием (m_катод2).

Таблица 6.2.

вариант	1	2	3	4	5
I, А	0,15	0,2	0,25	0,3	0,35
τ, мин	20	20	15	15	15

В отчёте:

- составьте схему электролиза, напишите уравнения реакций, протекающих при электролизе на электродах и в растворе;

- рассчитайте массу металла, образованного на катоде в процессе электролиза

m _{металла практ.} = m_катод2- m_катод1,

- определите массу металла, который должен был выделиться на катоде теоретически (m _{металла} )

М

m=  Iτ

nF

где M- молекулярный (или атомный) вес металла, n-заряд иона металла, I – сила тока, А, τ- время,с, F – число Фарадея (96500 А*с);

- выход металла по току (η, %)