Лабораторная работа №13 Определение электродных потенциалов металлов

При погружении металла в раствор своей соли на границе металл-раствор возникает двойной электрический слой, который в равновесных условиях остается постоянным. Между металлом и электролитом возникает при этом разность электрических потенциалов, которую называют абсолютным скачком потенциала и обозначают буквой φ. Этот скачок потенциала нельзя измерить. Однако, можно измерить разность электродных потенциалов. В качестве электрода сравнения обычно используют стандартный (нормальный) водородный электрод.

Часто в качестве электрода сравнения применяют также хлорсеребряный электрод, потенциал которого по отношению к водородному электроду составляет φ_х.с.= 0,2В. Этот электрод сравнения удобен в работе.

Цель работы

1. Измерить потенциалы металлических электродов в растворах его соли с различной концентрацией.

2. Рассчитать теоретическое значение потенциалов металлических электродов в растворах его соли с различной концентрацией.

3.Найти абсолютную и относительную погрешности эксперимента.

Опыт 1. Измерение потенциала медного электрода при различных концентрациях раствора его соли

Выполнение опыта

Ознакомиться с работой измерительного прибора (иономера, рН-метра или вольтметра). Кнопки «анионы-катионы» («mV») и интервалы «4-1…19» должны быть нажаты. Для определения потенциала электрода следует собрать гальваническую цепь по схеме (рис. 13.1):

исследуемый электрод в растворе электролита с помощью проводника подключить к гнезду «Изм» иономера или «Пл» рН-метра; хлорсеребряный электрод подключить к гнезду «ВСП» прибора;

соединить 2 полуэлемента электролитиче-ским ключом; переключатель «род работы» установить в положение «V»; переключатель «диапазон измерений» в положение «1…19»; замерить значение потенциала.

Рис. 13.1. Схема для измерения потенциалов:

1.- исследуемый электрод; 2 – хлорсеребряный электрод сравнения;

3 – электролитический ключ; 4- стакан с раствором электролита (CuSO₄ или ZnSO₄); 5- стакан с раствором КСl; 6- измерительный прибор (рН-метр, ионометр, вольтметр)

Измерить потенциалы медного электрода в растворах СuSO₄ (моль/л): 0,0001, 001, 0,01, 0,1.

Наблюдения и выводы

1. Результаты измерений занести в таблицу 13.1.

2. Пересчитать измеренные потенциалы на водородную шкалу по формуле:

φ_{по в.ш.} = φ_изм. + φ_х.с (13.1)

где φ_{по в.ш.} – потенциал по водородной шкале, В;

φ_изм. – измеренный потенциал, В;

φ_{х.с. –} потенциал хлорсеребряного электрода по водородной шкале, равный 0,2В.

3. Рассчитать теоретическое значение равновесного потенциала медного электрода, используя уравнение Нернста:

0,059

φ _Meⁿ⁺/_Me = φ^o _Meⁿ⁺/_Me + ---------- lg C_Meⁿ⁺ (13.2)

n

4. Результаты занести в таблицу 13.1.

5. Составить электрохимическую схему цепи для измерения потенциалов металлов.

Таблица 13.1

Результаты исследований

Состав раст-вора (концен-трация соли)	φизм. По х.с. элект- троду (В)	φизм. по водород. шкале (В)	φрас., рассчи-танное (В) по уравнению Нернста	Абсолютная ошибка φрас.- φизм.

Опыт 2. Измерение потенциала цинкового электрода в растворе его соли различной концентрации

Выполнение опыта аналогично описанному в опыте 1.

Измерить потенциалы цинкового электрода в растворах сульфата цинка ZnSO₄ (моль/л): 0,001, 0,005, 0,01, 0,1, 1.