- •Оглавление
- •Программа курса «теоретическая электрохимия. Часть II» по специальности 250300 «технология электрохимических производств»
- •1.1. Цели и задачи дисциплины
- •1.2. Требования к уровню усвоения дисциплины
- •1.3. Объем дисциплины и формы учебной работы
- •1.4. Содержание дисциплины
- •1.4.1. Разделы дисциплины и формы занятий
- •1.4.2. Содержание разделов дисциплины Введение
- •Раздел 1. Двойной электрический слой (дэс) на границе раздела металл–раствор
- •Раздел 2. Неравновесные электродные процессы
- •Раздел 3. Диффузионная кинетика
- •Раздел 4. Электрохимическое перенапряжение
- •Раздел 5. Кинетика сложных электрохимических реакций
- •Раздел 6. Основные методы исследования механизма электрохимических процессов и определения их кинетических параметров
- •1.5. Перечень тем практических занятий
- •1.6. Перечень лабораторных занятий
- •1.7. Рекомендуемая литература
- •2. Вопросы для подготовки к семинарским занятиям
- •Тема 1. Электрокапиллярные явления
- •Тема 2. Емкость межфазной границы раздела металл–раствор
- •Тема 3. Модельные представления о строении двойного электрического слоя
- •Тема 4. Диффузионная кинетика
- •Тема 5. Диффузионное перенапряжение
- •Тема 6. Нестационарная диффузия
- •Тема 7. Электрохимическая кинетика
- •Тема 8. Кинетика сложных электрохимических реакций.
- •3. Подготовка к лабораторным работам
- •3.1. Задачи к лабораторным работам
- •1. Задача к лабораторной работе «Диффузионное перенапряжение»
- •2. Задача к лабораторной работе «Определение коэффициента диффузии иона с помощью вращающегося дискового электрода»
- •3. Задача к лабораторной работе «Исследование нестационарной диффузии хронопотенциометрическим методом»
- •4. Задача к лабораторной работе «Перенапряжение выделения водорода»
- •5. Задача к лабораторной работе «Определение порядка реакции»
- •6. Задача к лабораторной работе «Определение эффективной энергии активации электрохимической реакции»
- •3.2. Порядок оформления отчета по лабораторным работам
- •4. Вопросы для подготовки к коллоквиумам и экзамену
- •5. Рейтинговая система оценки знаний студентов
2. Задача к лабораторной работе «Определение коэффициента диффузии иона с помощью вращающегося дискового электрода»
Электроосаждение металла из раствора, содержащего его соль и фоновый электролит, ведут на вращающемся дисковом катоде. По данным зависимости перенапряжения при катодной плотности тока i (A/см2) от скорости вращения электрода N (об/мин), приведенным в таблице для различных соединений по вариантам, рассчитать предельную плотность тока диффузии iпр (А/см2) и построить график зависимости iпр=f(1/2). Рассчитать концентрацию указанной соли в объеме раствора (cо), а также эффективную толщину диффузионного слоя на ВДЭ при различных скоростях вращения. Кинематическая вязкость раствора = 0,94.104 см2/с, температура 298 К.
|
Вариант |
Соединение и коэффициент диффузии, см2/с |
i, А/см2 |
Перенапряжение , мВ при скорости вращения N, об/мин | ||||
|
600 |
800 |
1000 |
1200 |
1400 | |||
|
1 2 3 |
ZnSO4 0,71.10–4 |
0,2 |
-6,67 -4,64 -3,57 |
-5,55 -3,92 -3,03 |
-4,84 -3,44 -2,68 |
-4,33 -3,10 -2,42 |
-3,96 -2,85 -2,22 |
|
4 5 6 |
CuSO4 0,75.10–4 |
0,2 |
-6,36 -4,45 -3,43 |
-5,30 -3,76 -2,91 |
-4,63 -3,31 -2,57 |
-4,15 -2,98 -2,33 |
-3,79 -2,73 -2,14 |
|
7 8 9 |
CdSO4 0,72.10–4 |
0,1 |
-11,82 -4,59 -2,87 |
-9,50 -3,88 -2,45 |
-8,07 -3,41 -2,17 |
-710 -3,07 -1,97 |
-6,44 -2,91 -1,81 |
3. Задача к лабораторной работе «Исследование нестационарной диффузии хронопотенциометрическим методом»
В гальваностатических условиях электродная реакция типа:
М2+ + nе– Мо
контролируется диффузией. По результатам зависимости изменения потенциала электрода во времени при заданных значениях i для растворов различных солей с известной концентрацией построить зависимость Е = f(t), определить переходное время и рассчитать коэффициент диффузии катиона М 2+. Данные, соответствующие каждому из вариантов, приведены ниже.
Вариант 1
|
i = 0,00193 А/см2; CuSO4 0,01 моль/дм3 | ||||||||||||
|
t, с |
0 |
2 |
4 |
5 |
5,4 |
5,8 |
5,83 |
5,86 |
5,88 |
5,89 |
5,899 |
5,8999 |
|
Е, В |
0,269 |
0,258 |
0,247 |
0,236 |
0,229 |
0,208 |
0,203 |
0,196 |
0,187 |
0,178 |
0,149 |
0,119 |
Вариант 2
|
i = 0,000898 А/см2; CuSO4 0,005 моль/дм3 | ||||||||||||
|
t, с |
0 |
3 |
6 |
6,4 |
6,7 |
6,72 |
6,74 |
6,76 |
6,78 |
6,79 |
6,799 |
6,7999 |
|
Е, В |
0,265 |
0,251 |
0,229 |
0,220 |
0,202 |
0,199 |
0,195 |
0,190 |
0,181 |
0,172 |
0,143 |
0,113 |
Вариант 3
|
i = 0,0001605 А/см2; CuSO4 0,001 моль/дм3 | ||||||||||||
|
t, с |
0 |
4 |
8 |
8,2 |
8,4 |
8,42 |
8,44 |
8,46 |
8,48 |
8,49 |
8,499 |
8,4999 |
|
Е, В |
0,247 |
0,232 |
0,202 |
0,195 |
0,181 |
0,178 |
0,174 |
0,169 |
0,160 |
0,151 |
0,112 |
0,093 |
Вариант 4
|
i = 0,0018 А/см2; ZnSO4 0,01 моль/дм3 | |||||||||||
|
t, с |
0 |
4 |
6 |
6,2 |
6,3 |
6,34 |
6,36 |
6,38 |
6,39 |
6,399 |
6,3999 |
|
Е, В |
0,833 |
0,853 |
0,877 |
0,886 |
0,895 |
0,902 |
0,907 |
0,916 |
0,925 |
0,954 |
0,984 |
Вариант 5
|
i = 0,0018 А/см2; ZnSO4 0,01 моль/дм3 | ||||||||||
|
t, с |
0 |
2 |
6 |
7 |
7,05 |
7,1 |
7,15 |
7,19 |
7,199 |
7,1999 |
|
Е, В |
0,839 |
0,848 |
0,870 |
0,894 |
0,897 |
0,903 |
0,912 |
0,932 |
0,962 |
0,991 |