Вопросы для подготовки

• Равновесные электродные процессы. Возникновение скачка потенциала на границе металл – раствор. Строение двойного электрического слоя на границе металл – раствор. Стандартные потенциалы. Зависимость электродного потенциала от концентрации раствора (уравнение Нернста).

• Термодинамика обратимых электрохимических систем. Классификация обратимых электродов (первого, второго рода, окислительно-восстановительные).

Литература: [1 – гл.VII]; [2 – гл. 8-9].

Задачи для самостоятельного решения

1. Вычислите активность иона Cr³⁺ в растворе, при которой электродный потенциал по отношению к стандартному водородному электроду будет равен нулю. Стандартный электродный потенциал = - 0,71 В.

2. Вычислите константу равновесия реакции Zn + CdSO₄  ZnSO₄ + Cd

при 25 ^оС, если стандартный потенциал цинкового электрода равен - 0,763 В, а кадмиевого электрода равен - 0,402 В. Составьте схему электрохимической цепи и напишите уравнения реакций на электродах.

3. В гальваническом элементе обратимо протекает реакция

CuSO₄ + Zn  ZnSO₄ + Cu.

Рассчитайте ∆Н и ∆S реакции, если ЭДС элемента равно 1,0960 В при 273 К и 1,0962 В при 276 К.

4. Вычислите изменение ΔG^o, ΔS^o и ΔН^о реакции

Zn + CdSO₄  ZnSO₄ + Cd,

если при 25 ^оС стандартное значение ЭДС цепи

( - ) Zn | ZnSO₄ | CdSO₄ | Cd (+)

Е^о = 0,362 В, а температурный коэффициент ЭДС = - 0,0002 В·К^-1.

Работа 9. Определение термодинамических характеристик

химической реакции по температурному коэффициенту ЭДС

Цель работы

1. Измерить напряжение электрохимической цепи при разных температурах и определить его температурный коэффициент.

2. Вычислить термодинамические характеристики ∆G, ∆Н и ∆S химической реакции.

Оборудование

Учебно-лабораторный комплекс «Химия» (прил. 1) в комплектации:

- компьютер;

- универсальный контроллер (рис. П.1.1);

- модуль «Термостат» (рис. П.1.2) в комплекте со стеклянным стаканом на 100 мл в термоизоляционном кожухе, термодатчиком (рис. П.1.4), электродами и магнитной мешалкой.

Рабочее задание

Измеряя ЭДС электрохимической цепи при нескольких температурах, можно определить – температурный коэффициент ЭДС. Зная ЭДС гальванического элемента Е и его температурный коэффициент , рассчитывают изменение термодинамических функций токообразующей реакции:

- изменение энергии Гиббса (4.12)

∆G = – n F E, (Дж/моль);

• изменение энтропии

, (Дж/моль∙К); (4.17)

• изменение энтальпии

, (Дж/моль). (4.18)

В работе может быть использована одна из электрохимических цепей:

Zn | ZnSO_4(нас) || CuSO_4(нас) | Cu;

Ag, AgCl | KCl_(нас) || CuSO_4(нас) | Cu;

Ni | NiSO_4(нас) || CuSO_4(нас) | Cu;

Zn | ZnCl_2(нас) || KCl_(нас) | AgCl, Ag;

Pb | PbCl_2(нас) || KCl_(нас) | AgCl, Ag

и другие по указанию преподавателя.