Вопросы для самопроверки

1. Каковы особенности электрохимического механизма реакций?

2. Почему при прохождении электрического тока через раствор на межфазных границах металл|раствор идут полуреакции окисления-восста­новления?

3. Сформулируйте законы Фарадея.

4. Что называется поляризацией электрода? Почему она возникает?

5. Почему напряжение на клеммах ячейки, через которую проходит ток, отличается от равновесной ЭДС?

6. В каких случаях выполняется уравнение Тафеля? Какой смысл имеют входящие в него величины?

Задачи

1. При электролизе водного раствора КОН на платиновом аноде выделилось 200 мл газа. Определить объём газа, выделившегося на катоде. Какое количество электричества прошло через раствор, если температура равна 18 С, а давление 745 мм рт.ст.?

2. Металлическая деталь, площадь поверхности которой 0,015 м², должна быть путём электролиза покрыта слоем никеля толщиной 0,2 мм. Сколько времени должен длиться электролиз при токе 2 А и 90-про­центном выходе по току?

3. При каком электродном потенциале должна идти реакция на медном катоде площадью 5 см² в одномолярной соляной кислоте, если ток в цепи 200 мА? Используйте необходимые справочные данные.

Литература

Основная

1. Киреев В.А. Курс физической химии. М.: Химия, 1975, 776 с.

2. Карапетьянц М.Х. Химическая термодинамика. М.: Химия, 1975, 584 с.

3. Ерёмин Е.Н. Основы химической термодинамики. М.: Высшая школа, 1974, 343 с.

4.Панченков Г.М., Лебедев В.П. Химическая кинетика и катализ. М.: Химия, 1985. 592 с.

5. Эмануэль Н.М., Кнорре Д.Г. Курс химической кинетики. – М.: Высшая школа, 1984.

6. Ерёмин Е.Н. Основы химической кинетики. – М.: Высшая школа, 1976.

7. Пурмаль А.П. А, Б, В, … химической кинетики. М.: Академкнига, 2004, 277с.

8. Байрамов В.М. Основы химической кинетики и катализа – М.: Издательский центр «Академия», 2003. – 256с.

9. Дамаскин Б.Б., Петрий О.А. Электрохимия. М.: Высшая школа, 1987. 295 с.

10. Антропов Л.И. Теоретическая электрохимия. М.: Химия, 1984. 519 с.

11. Краткий справочник физико-химических величин / Под ред. А.А.Равделя и А.М.Пономарёвой, СПб: Иван Федоров, 2002. 237 с.

12. Кудряшов И.В., Каретников Г.С. Сборник примеров и задач по физической химии. М.: Высшая школа, 1991. 527 с.

13. Задачи по физической химии / В.В.Еремин, С.И. Каргов, И.А.Успенская, Н.Е. Кузьменко, В.В.Лунин. – М.: Экзамен, 2003, 320 с.

14. Практикум по физической химии / Под ред. С.В. Горбачёва. – М.: Высшая школа, 1974. 496 с.

15. Практикум по физической химии / Под ред. Н.К.Воробьёва. – М.: Химия, 1975, 368 с.

16. Практические работы по физической химии / Под ред. К.П. Мищенко, А.А. Равделя, А.М.Пономаревой, СПб: Изд-во «Профессия», 2002. 384 с.

17. Шаталов А.Я., Маршаков И.К. Практикум по физической химии. М.: Высшая школа, 1975. 288 с.

18. Практикум по электрохимии / Под ред. Б.Б. Дамаскина, М: Высшая школа, 1991. 288 с.

Дополнительная

1. Стромберг А.Г., Семченко Д.П. Физическая химия. М.:Высшая школа, 1999.

2. Денисов Е.Т. Кинетика гомогенных химических реакций. – М.: Высшая школа, 1988

3. Киперман С.Л. Основы химической кинетики в гетерогенном катализе. – М.: Химия, 1979.

4. Денисов Е.Т., Саркисов О.М., Лихтенштейн Г.И. Химическая кинетика. – М.: Химия, 2000. – 566с.

5. Физическая химия/ Под ред. К.С.Краснова. – М.: Высшая школа, 1995.

6. Эткинс П. Физическая химия. – М.: Мир. 1980, т. 1 580 с., т.2 584 с.

7. Скорчеллетти В.В. Теоретическая электрохимия. Л.: Химия, 1974.

8. Сборник задач по теоретической электрохимии. Под ред. Ф.И. Кукоза, М.: Высшая школа, 1982. 160 с.

9. Столяров А.А. Электрохимия: Конспект лекций. Тверь: ТГУ, 2004. 60 с.

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ 3

ОБРАБОТКА РЕЗУЛЬТАТОВ ИЗМЕРЕНИЙ 5

1. ХИМИЧЕСКАЯ ТЕРМОДИНАМИКА 15

Лабораторная работа № 1.1 15

КАЛОРИМЕТРИЯ 15

Лабораторная работа № 1.2 24

КРИОМЕТРИЯ 24

Лабораторная работа № 1.3 28

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ТЕРМОДИНАМИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ РЕАКЦИЙ МЕТОДОМ ЭДС 28

2. ХИМИЧЕСКАЯ КИНЕТИКА 35

ФОРМАЛЬНАЯ КИНЕТИКА 35

Лабораторная работа № 2.1 43

ОПРЕДЕЛЕНИЕ КОНСТАНТЫ СКОРОСТИ ИНВЕРСИИ САХАРОЗЫ 43

Лабораторная работа № 2.2 47

ИЗУЧЕНИЕ КИНЕТИКИ ОКИСЛЕНИЯ ТИОМОЧЕВИНЫ ГЕКСАЦИАНОФЕРРАТОМ (III) В ЩЕЛОЧНОМ РАСТВОРЕ 47

Лабораторная работа № 2.3 55

ОПРЕДЕЛЕНИЕ КОНСТАНТЫ СКОРОСТИ ИОДИРОВАНИЯ АЦЕТОНА 55

Лабораторная работа № 2.4 57

ОПРЕДЕЛЕНИЕ КОНСТАНТЫ СКОРОСТИ РЕАКЦИИ ОМЫЛЕНИЯ СЛОЖНОГО ЭФИРА 57

3.ЭЛЕКТРОХИМИЯ 62

Лабораторная работа № 3.1 62

ИЗМЕРЕНИЕ ЭЛЕКТРОПРОВОДНОСТИ РАСТВОРОВ ЭЛЕКТРОЛИТОВ 62

Лабораторная работа № 3.2 68

ЧИСЛА ПЕРЕНОСА ИОНОВ. КУЛОНОМЕТРИЯ 68

Лабораторная работа № 3.3 74

ИЗМЕРЕНИЕ ЭЛЕКТРОДВИЖУЩИХ СИЛ И ЭЛЕКТРОДНЫХ ПОТЕНЦИАЛОВ 74

Лабораторная работа № 3.4 86

ВОДОРОДНЫЙ ПОКАЗАТЕЛЬ. БУФЕРНЫЕ РАСТВОРЫ 86

Лабораторная работа № 3.5 95

ПОТЕНЦИОМЕТРИЧЕСКОЕ ОПРЕДЕЛЕНИЕ КОНСТАНТЫ ДИССОЦИАЦИИ СЛАБОГО ЭЛЕКТРОЛИТА И КОНСТАНТЫ ГИДРОЛИЗА СОЛИ 95

Лабораторная работа № 3.6 100

ОПРЕДЕЛЕНИЕ рН ГИДРАТООБРАЗОВАНИЯ 100

Лабораторная работа № 3.7 103

ЭЛЕКТРОЛИЗ 103

ЛИТЕРАТУРА 110

1 Если графики строятся и указанные параметры находятся с помощью компьютера (например, используя графический редактор Origin) то указанное требование излишне.

2 Не путать с числом цифр после запятой!

1 Поэтому погрешность логарифма и характеризуется абсолютной погрешностью.

1 При соблюдении правил взвешивания.

1 Следует иметь ввиду, что термины «тепловой эффект» и «теплота процесса» не являются синонимами. Если изобарный процесс сопровождается полезной работой, то она входит в состав теплового эффекта и последний равен сумме теплоты процесса и полезной работы.

1 Иногда говорят – замерзания

1 Если система совершает работу за счёт протекающей с ней химической реакции, то эта работа входит в величину теплового эффекта реакции и в таком случае он не равен теплоте процесса.

2 О методике измерения ЭДС см. работу № 3.3 «Измерение ЭДС и электродных потенциалов».

1 Если маленькими ручками это сделать не удаётся, произвести установку большими ручками “Грубо” этого же ряда.

2 Если график строится с помощью компьютера, следует зависимость аппроксимировать уравнением прямой E = a +bT, в котором константа b равна температурному коэффициенту ЭДС.

1 Не путать с термодинамической необратимостью!

1 Вращением втулки на окуляре можно настроить резкость изображения с учётом особенностей зрения экспериментатора.

1 Потеря нескольких десятков секунд в начале опыта не вносит существенной ошибки, так как вначале реакция идёт очень медленно.

1 При условии постоянства величины S по всей длине проводника.

2. В лабораторной практике величина удельной электропроводности часто выражается в Смсм^-1 и относится к градиенту потенциала 1 В/см.

1 Концентрации, выраженной в моль/л, соответствует молярная электропроводность, обычно обозначаемой как .

1 На катодах из других металлов восстановление ионов щелочных металлов из водных растворов невозможно.

2 Участием ионов воды Н⁺ и ОН^– в переносе электричества можно пренебречь вследствие незначительной концентрации этих ионов в растворе.

1 В качестве катода можно выбрать любой электрод ячейки.

1 При всех операциях с катодом действовать так, чтобы не повредить слой осаждённой меди.

1 Такой способ проведения реакции называется электрохимическим. Любую реакцию можно осуществить электрохимическим способом, комбинируя соответствующим образом электрохимические стадии окисления и восстановления

1 Точнее – термодинамику реакции восстановления окисленной формы полуреакции (3.А) за счёт окисления водорода в стандартных условиях.

1 Поэтому иногда катод называют правым электродом, а анод - левым.

1 Обычно шкала градуируется в единицах рН и для отсчёта величины ЭДС в милливольтах отсчитанную величину необходимо умножить на 100.

1 Кнопка может остаться зафиксированной в нижнем положении. В таком случае её необходимо повернуть и она освободится.

1 Иономеры позволяют измерять отрицательный десятичный логарифм активности (рХ) одно- и двухзарядных катионов и анионов. При этом необходимо использовать электроды с электродной функцией по отношению к соответствующим ионам, подобной уравнению (3.35).

1В сильнокислых или сильнощелочных растворах при низких температурах, а также в растворах с очень малой буферной ёмкостью это время может достигать десяти минут.

2 При измерении ЭДС возможно зашкаливание стрелки влево, что указывает на неправильное подключение электродов цепи. в этом случае достаточно сменить знак переключателя «mV».

1Степень диссоциации конкретного ионогена зависит от растворителя. Например, хлороводород в водном растворе (соляная кислота) – сильный электролит, а в уксусной кислоте – слабый.

1 Иногда затруднено образование зародышей твёрдой фазы (осадка) и тогда для начала выпадения осадка необходимо некоторое пересыщение раствора, вследствие чего осадок начинает выпадать при рН>рН₀, а не кривой титрования появляется максимум.

2 При потенциометрическом титровании строится зависимость ЭДС соответствующей электродной системы (или величины рН, измеряемой потенциометрическим методом) от объёма титранта.

1 Если график строится с помощью компьютера, линейные части первого и второго участков аппроксимировать уравнениями прямых, образующими систему уравнений, решение которой даёт величину рН гидратообразования и абсциссу начала отсчёта объёма V_B.

2 В некоторых растворителях, например, в жидком аммиаке, возможно существование сольватированных свободных электронов и тогда растворы обладают смешанной электропроводностью.

1 Необходимо иметь ввиду, что здесь речь идёт о средней скорости и плотности тока.

2 Если в электролизёре электроды из одного и того же металла находятся в общем растворе, с которым металл не взаимодействует, то в отсутствие тока Е = 0.

1 При последовательном механизме реакции, когда стадии следуют одна за другой, лимитирующей является самая медленная стадия.

1 Необходимо учитывать, что рабочими являются обе стороны катода.

111