3.2. Определение потенциалов отдельных электродов

Цель работы: Изучить влияние концентрации электролита и природы электрода на значение электродного потенциала. Сравнить значения потенциалов, вычисленных по уравнению Нернста с рассчитанными на основании экспериментальных данных.

3.2.1. Порядок выполнения работы

Для определения потенциалов электродов используют полуэлементы, приготовленные по п. 3.1.2.

Определение потенциала электрода производится по измеренному значению ЭДС гальванического элемента, состоящего из электрода, потенциал которого нас интересует, и электрода сравнения, например, хлорсеребряного, потенциал которого при Т=298 К равен +0,222 В.

Для экспериментального определения потенциалов приготовленных электродов составляют элементы с хлорсеребряным электродом:

(-) Cd│CdSO₄││KCl│AgCl│Ag (+), (70)

m₁

(-) Ag│AgCl│KCl││CuSO₄│Cu. (+) (71)

m₂

Хлорсеребряный электрод по отношению к кадмиевому электроду является положительным, по отношению к медному – отрицательным.

Измеряют ЭДС составленных элементов Е_х. Зная потенциал стандартного электродаCl^-│AgCl│Agи измеренную ЭДС, вычисляют потенциал исследуемого электрода. Для кадмий-хлорсеребряного элемента

.

Откуда

. (72)

Схема установки приведена на рис. 9.

1 – стеклянный сосуд с раствором и патрубком для соединения с другим электродом; 2 – электрод сравнения; 3 – металлическая пластинка.

Рис. 9 Схема установки для определения

потенциалов отдельных электродов

Для хлорсеребряно-медного элемента

.

Откуда

. (73)

Для сопоставления потенциалы этих же электродов рассчитать по уравнению Нернста (16)

(74)

где - активность потенциалопределяющего катиона.

Полученные результаты занести таблицу 2.

Таблица 2

Номер измерения	Гальванический элемент	Еизм., В	, В	,В	Относительная ошибка измерения, %
1.	Cd││CdSO4││KCl│AgCl│Ag m=
2.
3.	Ag│AgCl│KCl││CuSO4│Cu m=
4.

3.3. Лабораторная работа №15

“Термодинамика гальванического элемента”

Цель работы: Изучение закономерности превращения химической энергии в электрическую. Определение температурного коэффициента ЭДС и термодинамических характеристик реакции, протекающей в гальваническом элементе.

3.3.1 Порядок выполнения работы

Для выполнения работы необходимо составить гальванический элемент (по указанию преподавателя), например:

(-) Zn│ZnSO₄││KCl││CuSO₄│Cu (+).

m= m=

Поскольку данная электрохимическая система является термодинамически обратимой, можно рассчитать термодинамические характеристики химической реакции, протекающей в ней.

Вначале подготавливают стеклянные электролитические сосуды и металлические пластинки (см. п. 3.1.2.), а затем собирают гальванический элемент как показано на рис. 8.

Определяют два значения ЭДС (Е₁и Е₂) при двух соответствующих значениях температур (Т₁и Т₂). Значение температуры Т₁берут равным значению комнатной температуры, а значение Т₂задают либо с помощью водяного термостата (40⁰С или 313 К), либо помещают гальванический элемент в сосуд, куда насыпают мелко истолченный лед, при этом значение температуры Т₂’ будет равно температуре тающего льда (0⁰С или 273 К). Температуру во втором случае контролируют с помощью ртутного термометра.

Добиться равновесия в электрохимической системе в условиях проводимого эксперимента весьма сложно. Поэтому проводят 2-3 измерения ЭДС при заданных температурах, таким образом, чтобы два последующих значения ЭДС не расходились более чем на 0,0002 В.

При определении ЭДС (Е₂) при температуре Т₂необходимо выдерживать гальванический элемент при этой температуре в течение 15 мин., а затем приступать к измерению.

Для измерения ЭДС гальванического элемента применяют высокоомный цифровой вольтметр.