6.2. Лабораторная работа 8. Измерение электродных потенциалов и эдс гальванических элементов.

Цель работы – Измерение ЭДС ячеек, проверка уравнения Нернста.

Аппаратура. Из цинкового, медного и хлор-серебряного электродов составляют соответствующие гальванические элементы. Общая схема ячеек представлена на рис. 6.1 и 6.2. Роль солевого мостика выполняет полоска фильтровальной бумаги, смоченная раствором KCl. Измерение ЭДС гальванических элементов проводится с использованием цифрового вольтметра с высоким внутренним сопротивлением, входящего в состав модуля «Электрохимия» учебно-лабораторного комплекса «Химия».

Рис. 6.1. Схема измерительной ячейки с хлорид-серебряным электродом.

Рис. 6.2. Схема гальванического элемента с медным и цинковым электродами.

Приборы и реактивы

1. Измерительная система (модули «Электрохимия» и «Универсальный контроллер» учебно-лабораторного комплекса «Химия»);

2. Медный и цинковый электроды;

3. Стеклянный электрод;

4. Хлорид-серебряный электрод стравнения;

5. Химические стаканы объемом 50 мл – 2 шт;

6. Полоски фильтровальной бумаги;

7. Проводники;

8. 1 N растворы CuSO₄ и ZnSO₄;

9. 0.1 N раствор KCl;

10. Буферные растворы с известным pH;

11. Исследуемый раствор с неизвестным pH.

Порядок выполнения работы

Наполняют стаканы растворами ZnSO₄ (1 N) и CuSO₄ (1 N) опускают в них цинковый и медный электроды соответственно. Третий стакан наполняют 0.1 N раствором KCl. Собирают схему измерения, как показано на рис. 6.1 и 6.2, и производят измерение ЭДС гальванических элементов ZnZnSO₄║CuSO₄Cu при помощи модуля «Электрохимия» учебно-лабораторного комплекса «Химия». Аналогичное измерение проводят, составив цепь из цинкового (или медного) и хлор-серебряного электродов

Ag, AgClKCl(0.1N)║CuSO₄Cu

ZnZnSO₄║KCl(0.1N)AgCl, Ag

Результат записывают в таблицу 6.1 и 6.2 (см. ниже).

Используя пипетку, переносят 10 мл раствора СuSO₄(1N) в мерную колбу на 100 мл и разбавляют водой до метки. Раствор тщательно перемешивают. Заменив стакан с 1N раствором СuSO₄ на 0.1 N, производят измерения ЭДС аналогично тому, как это описано выше. Т.е. измеряют потенциал разбавленного медного электрода относительно неразбавленного цинкового и хлорсеребряного электродов. Далее производят разбавление 0.1N раствора СuSO₄ еще в 10 раз и измеряют ЭДС цепи с 0.01N раствором СuSO₄ аналогично тому, как это описано выше. Аналогично проводят операции по разбавлению раствора ZnSO₄(1N) и измерению его потенциала относительно неразбавленного медного и хлорсеребряного электродов.

Измеренные значения ЭДС сравнивают с теоретически рассчитанными по уравнению Нернста.

Определение рН раствора.

1. Собирают измерительную цепь как на рис. 6.1, используя стеклянный электрод вместо медного (или цинкового).

2. Измеряют потенциал стеклянного электрода относительно хлорсеребряного последовательно в двух стандартных буферных растворах с известным pH и строят калибровочный график зависимости потенциала стеклянного электрода от pH раствора.

3. Измеряют потенциал стеклянного электрода относительно хлорсеребряного в исследуемом растворе, полученном у лаборанта.

4. По градуировочному графику определяют pH исследуемого раствора. Далее рассчитывают погрешность, зная истинное значение pH раствора.

Таблица 6.1. Результаты измерений и расчетные значения ЭДС элемента Даниэля-Якоби.

Концентрация, г-экв/л		ЭДС (изм.), В	ЭДС (расч.), В	Относительная погрешность измерения, %
CuSO4	ZnSO4
1	1
0,1	1
0,01	1
1	0,1
1	0,01

Оформление результатов.

Результаты лабораторной работы необходимо оформить в виде отчёта в формате Microsoft Word и распечатать. Отчёт должен содержать краткое изложение теоретических основ, хода работы и полученных результатов.

Таблица 6.2. Результаты измерений и расчётные значения ЭДС ячеек с хлорид-серебряным электродом

Концентрация, г-экв/л	ЭДС (изм.), В	ЭДС (расч.), В	Относительная погрешность измерения, %
CuSO4	Ag,AgClKCl(0.1N)║CuSO4Cu
1
0,1
0,01
ZnSO4	ZnZnSO4║KCl(0.1N)AgCl,Ag
1
0,1
0,01
Ag,AgClKCl(0.1N)║стеклянный электрод