План подготовки к лабораторному занятию № 8

ТЕМА:

Электроды, гальванические элементы и потен­циометрия

Литература для подготовки:

Лекция № 7; [1] – С. 231-264, [3]: С. 130–136.

Базисные вопросы:

1. Электроды и электродные потенциалы.

1.1. Электроды первого рода: металлические, водородный. .Электрохимическая схема и уравнение Нернста для электродного потенциала. Стандартные электродные потенциалы. Стандартный водородный электрод.

Расчеты характеристик электрода с использованием уравнения Нернста:

– электродного потенциала при известной активной концентрации катиона и температуры;

– активной концентрации катиона при известных значениях потенциала и температуры.

1.2. Электроды второго рода: хлоридсеребряный электрод. Электрохимическая схема, уравнение Нернста. Стандартный и насыщенный хлоридсеребряный электроды, их потенциалы.

1.3. Окислительно-восстановительные электроды. Электрохимическая схема и уравнение Нернста для электродного потенциала.

Расчеты характеристик электрода с использованием уравнения Нернста:

– электродного потенциала при известных активных концентрациях окисленной и восстановленной форм и температуры;

– активной концентрации одной из сопряженных форм при известных значениях потенциала, концентрации другой формы и температуры.

Хингидронный электрод, зависимость потенциала хингидронного электрода от рН.

1.4. Ионоселективные электроды, их классификация Мембранные электроды. Уравнение Никольского для электродного потенциала. Понятие крутизны электродной функции.

Стеклянный электрод с водородной функцией, его электрохимическая схема, зависимость электродного потенциала от рН.

Примеры ИСЭ с металлическими и анионными функциями.

2. Гальванические элементы и потенциометрия

2.1. Химические и концентрационные элементы, принцип действия, электрохимическая схема. Понятия полуэлемента, электродного процесса, токообразующей реакции. Электродвижущая сила (эдс) элемента.

Расчет ЭДС гальванического элемента при известных активных концентрациях потенциалопределяющих ионов и температуре.

2.2. Потенциометрия. Электроды определения (индика-торные) и сравнения. Выбор электродов определения для конкретной потенциометрической задачи. Понятие постоянной гальванического элемента. Прямая потенциометрия и определение активной концентрации ионов в растворах.

Расчет электродных потенциалов и активных концентраций потенциалопределяющих ионов при известном значении ЭДС элемента.

Приложение № 8

Примечание:

1. Растворы, указанные в задачах, водные и даны при температуре 25 ⁰С.

2. Расчеты в заданиях 3-5 части А проводятся без учета ионной силы раствора (т.е. в приближении равенства единице коэффициентов активности ионов).

Часть А

1. Медная пластинка погружена в раствор с активной концентрацией ионов меди (Cu²⁺) 10⁻² моль/л. К какому типу электродов относится данная система?

Приведите электрохимическую схему электрода и рассчитайте его потенциал.

⁰ _Cu²⁺_/Cu = 0,340 В.

Ответ:

0,281 В.

2. Потенциал серебряного электрода в растворе AgNO₃ cоставляет 0,681 В. Рассчитайте концентрацию ионов Ag⁺ в указанном растворе.

⁰ _Ag⁺_/Ag = 0,799 В

Ответ:

10−2 моль/л..

3. Платиновую пластину погрузили в раствор, содержащий KMnO₄ (0,1 М), MnSO₄ (0,1 М) и H₂SO₄ (0,05 М). К какому типу электродов относится данная система?

Составьте электрохимическую схему электрода и рассчитайте его потенциал.

0 MnO4 − + 8H+/Mn2++ 4H2O = 1,510 В
Ответ:	1,416 В.

4. Потенциал хингидронного электрода в растворе серной кислоты составляет 0,593 В. Рассчитайте рН раствора и молярную концентрацию кислоты.

0хг = 0,699 В
Ответ:	1,8; 0,008 моль/л.

5. В концентрационном цинковом элементе используются растворы сульфата цинка (ZnSO₄) с концентрациями 2∙10^2 и 5∙10^2 М.

Рассчитайте ЭДС этого элемента.

Составьте электрохимическую схему элемента, запишите электродные процессы.

Ответ:

0,012 В.

6. ЭДС хингидрон-водородного элемента со стандартным хингидронным электродом равна 109 мВ.

Рассчитайте рН раствора, которым заполнен водородный электрод. Приведите электрохимическую схему гальванического элемента.

⁰_хг = 0,699 В

Ответ:

10,0.

Часть Б