2.2.2. Определение эдс гальванических элементов

Исследуется влияние концентрации электролитов на ЭДС гальванических элементов.

По заданию преподавателя исследуются цинк-медный или кадмий-медный гальванические элементы при различной моляльности растворов электролитов:

Zn│ZnSO₄││CuSO₄│Cu;

m_i m_j

Cd│CdSO₄││CdSO₄│Cu.

m_i m_j

Для составления гальванических элементов используются полуэлементы (электроды, опущенные в ячейки с растворами своих солей), приготовленные для исследований в разделе 2.2.1. Соответствующие полуэлементы соединяются попарно с помощью электролитического мостика, хранящегося в сосуде с насыщенным раствором KCl. Концы электролитического мостика сначала обмываются дистиллированной водой, а затем он вводится в электродные сосуды в специальные патрубки в соответствии со схемой рис. 14.4.

Рис. 14.4. Схема гальванического элемента при определении ЭДС:

1 – стеклянный сосуд с патрубком для соединения с другим электродом; 2 – цинковая (кадмиевая) пластинка; 3 – раствор сульфата цинка (кадмия);4 – медная пластинка;

5 – раствор сульфата меди;6 – электролитический мостик

Для измерения ЭДС электрические выводы от цифрового вольтметра подключаются к соответствующим электродам (ЭДС гальванических элементов – положительная величина). Результаты измерения ЭДС при различной концентрации электролитов заносятся в табл. 14.2.

Для расчета теоретических значений ЭДС необходимо воспользоваться уравнением Нернста, которое для исследуемых гальванических элементов приведено в разделе 1.4 (уравнения (14.30) и (14.31)).

При расчете ЭДС необходимо воспользоваться данными о стандартных электродных потенциалах электродов() и активностях потенциалопределяющих ионов для соответствующих электролитов, которые уже выписаны и определены на основе справочных данных и представлены в табл. 14.1. Рассчитанные значения ЭДС заносятся в табл. 14.2, а затем определяется относительная ошибка измерения:

. (14.76)

Таблица 14.2

№	Гальванический элемент с указанием концентрации электролитов (под формулой соли)	Еизм., В	Етеор., В	Относительная ошибка измерения, d, %
1
2
3
4

Все выполненные в лабораторной работе расчеты должны быть представлены в протоколе.

3. Контрольные вопросы

1. Что такое гальванический элемент?

2. Виды потенциалов на границе раздела фаз.

3. Механизм возникновения электродных потенциалов на границе

раздела фаз металл-раствор его соли.

4. Химические окислительно-восстановительные реакции, которые

лежат в основе работы исследуемых гальванических элементов.

5. Схема гальванического элемента, исследуемого в лабораторной

работе.

6. Правило записи гальванических элементов.

7. Электродвижущая сила гальванических элементов. Как она

определяется?

8. Вывод уравнения Нернста для расчета потенциалов электродов.

9. Уравнение Нернста для расчета ЭДС гальванических элементов.

10. Как рассчитываются средние ионные активности электролитов?

11. Уравнения, по которым можно рассчитать для химической реакции,

протекающей в гальваническом элементе, максимальную полученную

работу, изменение энергии Гиббса, изменение энтропии, изменение

энтальпии, константу равновесия.

12. Классификация электродов. Охарактеризовать отдельные типы

электродов.

13. Стандартный водородный электрод. Шкала стандартных электродных

потенциалов.

14. Как определяют потенциалы электродов?

Приложение

Таблица 14.1