Лабораторная работа № 5.2

Определение потенциалов электродов

Цель работы. Познакомиться с составлением гальванических элементов для определения потенциала отдельного электрода. Определить потенциалы цинкового и медного электродов в растворах соответствующих солей различной концентрации.

Оборудование.

1.Высокоомный милливольтметр.

2.Медный и цинковый электроды.

3.Хлорсеребряный электрод.

4.Стаканчики емкостью на 50 мл – 4шт.

5.Мостики стеклянные – 2шт.

6.Пипетка для заполнения солевых мостиков насыщенным раствором КСl.

Реактивы.

1.Растворы ZnSO4 и CuSO4 различных концентраций (концентрация раствора для измерения дается преподавателем).

2.Насыщенный раствор КСl (промежуточный раствор).

3.Дистиллированная вода (для ополаскивания электродов и стаканчиков).

4.Фильтровальная бумага для высушивания электродов.

Суть работы. Для определения потенциала электрода составляют гальванический элемент из исследуемого электрода и электрода сравнения с известным потенциалом. В качестве электрода сравнения в работе использован хлорсеребряный электрод, потенциал которого в насыщенном растворе КСl при температуре 25о равен 0,222В.

При составлении гальванического элемента следует обратить внимание на знак потенциала определяемого электрода по отношению к электроду сравнения.

Выполнение работы и обработка данных эксперимента. Для из-

мерения потенциала цинкового электрода составляют гальванический элемент из цинкового и хлорсеребряного электродов:

(-)Zn/ZnSO4 (c1)//KСlнас.,AgClтв./Ag(+),

представленный на рис.3.

40

Рис.3. Гальванический элемент для определения потенциала цинкового электрода. 1,2 – солевые мостики, заполненные насыщенным раствором КСl.

Согласно уравнению (1) полученная ЭДС представляет собой разность потенциалов:

E =ϕAg , AgClтв / КСlнас, −ϕZn2+ / Zn0

Откуда

ϕZn2+ / Zn0 =ϕAg / AgClтg,КСlнас − Е.

Найденное экспериментальное значение потенциала цинкового электрода сравнивают с теоретическим, рассчитанным по уравнению Нернста (5)

аZn2+ - активность ионов цинка в растворе, определяемая по уравнению(11),

а=γ.с

Значения коэффициентов активности γ приведены в табл. 2 (лабораторная работа № 1). Для промежуточных концентраций значения γ находят интерполяцией (см. пример в лабораторной работе №1).

Для измерения потенциала медного электрода составляют гальванический элемент из медного и хлорсеребряного электродов:

(-)Ag/AgClтв.KClнас,//CuSO4(C2)/Cu+

Обратите внимание, что медный электрод по отношению к хлорсеребряному электроду является положительным электродом. Собирают гальванический элемент, представленный на рис.3, учитывая знаки электродов.

Для установления равновесия собранный элемент выдерживают в течение 3-5мин, а затем замеряют величину ЭДС аналогично предыдущему опыту. Записывают полученное значение.

41

Согласно уравнению (1) полученная ЭДС представляет собой разность потенциалов.

Полученное опытное значение потенциала медного электрода сравнивают с теоретическим, рассчитанным по уравнению Нернста (5):

где ϕCu2+ / Сu0 - потенциал медного электрода в данном растворе, В;

ϕ0 Cu2+ / Сu0 - стандартный электродный потенциал, равен +0,34;

n – число электронов, участвующих в электродном процессе Сu2+ + 2e↔ Cu0

a Cu2+ - активность ионов Cu2+ в растворе, определяется по уравнению (11),

а = γ .с

Значения коэффициентов активности ионов меди (γ ) приведены в табл.2 (лабораторная работа №1). Там же приведен пример нахождения γ для промежуточных концентраций методом интерполяции.

Полученные в работе данные представить в виде табл. 4. В скобках указать концентрации растворов.

Абсолютная ошибка ∆φ находится как разность между опытным и теоретическим значениями, т.е.

∆φ = ± ( φопытное - φтеоретическое)

Относительная ошибка представляет собой отношение абсолютной ошибки к теоретическому значению потенциала, выражается в процентах, т.е.

На основании проведенного эксперимента сделать вывод о точности измерения электродных потенциалов потенциометрическим методом.

42