Контрольные вопросы
1. Какие процессы относят к электрохимическим?
2. Что такое двойной электрический слой?
3. Какими способами может образовываться ДЭС?
4. Что такое стандартный водородный электрод?
5. От каких параметров системы зависит величина электрохимического потенциала?
6. Каким уравнением описывается зависимость электрохимического потенциала от параметров состояния электрохимической системы?
7. Что такое электрод 1 рода? Как выглядит уравнение Нернста для электрода 1 рода применительно к свинцовому электроду?
8. Что такое электрод 2 рода? Уравнение Нернста для хлорсеребряного электрода.
9. Приведите определение газового электрода.
10. Составьте уравнение Нернста для окислительно-восстановительного электрода?
11. Перечислите правила записи формулы электрода.
12. Правила записи формулы гальванического элемента.
13. Что такое катод и анод?
15. Как вычисляется ЭДС гальванического элемента?
16. Как связаны ЭДС и энергия Гиббса?
17. Какой электрод используется в потенциометрии в качестве электрода сравнения?
Лабораторная работа № 12. Определение стандартных электродных потенциалов
Цель работы: определить стандартный электродный потенциал металлического электрода.
Сущность работы: стандартный электродный потенциал вычисляют по уравнению Нернста по данным ЭДС, и данных о значении и о электрода сравнения. Полученный результат сопоставляют со справочными данными.
Оборудование и реактивы. Потенциометр (иономер); электроды: медный, цинковый и свинцовый; хлорсеребряный электрод сравнения; химический толстостенный стакан объемом 75 мл – 4 шт. (для солей цинка, свинца, меди и насыщенного раствора нитрата калия); химический стакан объемом 50 мл – 5 шт. (для разбавленных растворов соли металла); мерные колбы объемом 100 мл – 5 шт. (для приготовления разбавленных растворов соли металла); пипетка Мора объемом 50 мл; электролитический мост, заполненный насыщенным раствором нитрата калия; сульфат меди – раствор концентрацией 0,5 моль/кг; сульфат никеля, 0,5 н. раствор; нитрат свинца, 0,5 н. раствор; хлорид калия – насыщенный раствор; нитрат калия – насыщенный раствор; наждачная бумага.
Выполнение работы
Вариант 1
1. Наждачной бумагой тщательно зачистить металлические электроды: медный, цинковый или свинцовый (по указанию преподавателя);
2. Из исходного раствора по заданию преподавателя путем разбавления приготовить растворы следующих рекомендуемых концентраций 0,2; 0,1; 0,05; 0,02; или 0,01 моль/кг.
3. Собрать схему:
.
Хлорсеребряный электрод подключить к
клемме «+» потенциометра, медный, цинковый
и свинцовый – к клемме «–». Растворы
соединить электролитическим мостиком.
Если стрелка амперметра блока чувствительности отклонилась в отрицательную сторону, то этот факт отметить и поменять местами клеммы электродов. В этом случае значение Еизм < 0.
4. Измерить с помощью потенциометра с точностью до 0,1 мВ электродвижущую силу элемента Еизм.
А) установить переключатель чувствительности в положение «1».
Б) первую слева ручку магазина сопротивлений поворачивать вправо до того момента, когда стрелка амперметра блока чувствительности покажет «0».
В) установить переключатель чувствительности в положение «2».
Г) вторую слева ручку магазина сопротивлений (верхний ряд) поворачивать вправо до того момента, когда стрелка амперметра блока чувствительности покажет «0».
Д) повторить для положений чувствительности «3» и «4», каждый раз выводя стрелку на «0».
Е) в окошках магазина сопротивлений считать значение ЭДС, мВ.
5. Значение Еизм занести в таблицу экспериментальных данных.
Вариант 2
1. В маркированный химический стакан объемом 75 мл отобрать раствор сульфата меди, сульфата цинка или нитрата свинца (по заданию преподавателя).
2. Из исходного раствора соли металла приготовить 5 последовательно разбавленных в два раза растворов. В мерную колбу № 1 объемом 100 мл отобрать из маркированного стаканчика 50 мл раствора, довести объем жидкости в колбе до метки дистиллированной водой, закрыть колбу пробкой и перемешать, переворачивая колбу не менее 40 раз. Из мерной колбы № 1 в мерную колбу объемом 100 мл № 2 отобрать мерной пипеткой 50 мл приготовленного раствора, довести объем жидкости в колбе до метки дистиллированной водой, закрыть колбу пробкой и перемешать, переворачивая колбу не менее 40 раз. Из мерной колбы № 2 в мерную колбу объемом 100 мл № 3 отобрать мерной пипеткой 50 мл приготовленного раствора, довести объем жидкости в колбе до метки дистиллированной водой, закрыть колбу пробкой и перемешать, переворачивая колбу не менее 40 раз и.т.п.
3. Кусочком наждачной бумаги тщательно зачистить металлический электрод: медный, цинковый или свинцовый.
4. Отобрать приготовленные растворы в маркированные химические стаканы объемом 50 мл.
5. В отдельный маркированный химический стакан объемом 50 мл отобрать насыщенный раствор нитрата калия.
6. Погрузить зачищенный металлический электрод в раствор соли металла концентрацией 0,01 моль/кг.
7. В стакан с насыщенным раствором нитрата калия поместить хлорсеребряный электрод.
8. Подключить иономер к электрический сети и нажать кнопку «вкл.»
9. К клемме «изм.» иономера присоединить металлический электрод, к клемме «вспом.» - хлорсеребряный электрод.
10. Замкнуть электрохимическую цепь при помощи электролитического мостика – П-образной стеклянной трубки, заполненной насыщенным раствором нитрата калия.
11. На табло прибора прочитать значение ЭДС, которое занести в таблицу экспериментальных данных.
12. Достать металлический электрод из раствора, протереть его насухо кусочком фильтровальной бумаги и погрузить в раствор концентрацией 0,02 моль/кг.
13. По новой замкнуть электрохимическую цепь при помощи электролитического мостика.
14. Определить значение ЭДС и занести его в таблицу экспериментальных данных.
15. Повторить п.п.12, 13 с другими концентрациями раствора соли металла.