Экспериментальная часть

Опыт 1. Измерения ЭДС элемента.

Подготовьте две электродные системы, состоящие из металлов, погруженных в растворы собственных солей. Конкретные металлы (Zn, Cd, Fe, Cu, Pb, Sn, Ni и др.). Металлические стержни или пластинки тщательно зачистите наждачной бумагой, промойте проточной водой и погрузите в сосуды с раствором соли. Запишите показания вольтметра.

Запишите уравнения электродных реакций. По уравнению Нернста рассчитайте величины равновесных потенциалов электродов. Рассчитайте ЭДС и сравните ее с экспериментальным значением.

Опыт 2. Влияние концентрации растворов на ЭДС

Соберите медно-цинковый элемент. Залейте в сосуды растворы СuSО₄ и ZnSО₄ заданной концентрации. Рассчитайте равновесные потенциалы электродов и ЭДС. Активности ионов меди и цинка примите равными их концентрациям. Результаты расчета и измерений запишите в таблицу 10.1:

Таблица 10.1.

Концентрация растворов, моль/л		Равновесные потенциалы электродов, мВ		ЭДС элемента, мВ
СuSО4	ZnSО4	Е°Сu +2/Сu	Е°Zn+2/Zn

Составьте схему элемента и уравнения электродных реакций. По полученным экспериментальным данным постройте графики зависимости ЭДС от концентрации ионов.

Опыт 3. Элемент с газовым электродом

Используйте водородно-цинковый элемент

Н₂, С│Н⁺║Zn⁺²│Zn

Цинковый электрод представляет собой цинковую пластинку, опущенную в раствор сульфата цинка. Водородный электрод состоит из нерастворимого проводника первого рода (платина, графит), погруженного в раствор кислоты и контактирующего с газообразным водородом, который выделяется при работе элемента. Приготовьте три раствора сульфата цинка и серной кислоты:

1. ZnSО₄ 1М + Н₂SО₄ 0,01М

2. ZnSО₄ 1М + Н₂SО₄ 0,1М

3. ZnSО₄ 1М + Н₂SО₄ 1М

Залейте раствор 1 в оба сосуда элемента. В один сосуд погрузите цинковый, а в другой – графитовый стержень. Определите ЭДС элемента. Повторите опыт с растворами 2 и 3. Результаты опытов запишите в таблицу 10.2:

Таблица 10.2.

Состав электролита	Равновесный потенциал, мВ		ЭДС элемента, мВ
	Zn-электрода	Н2-электрода	расчетная	экспериментальная
ZnSО4 1М Н2SО4 0,01М ZnSО4 1М Н2SО4 0,1М ZnSО4 1М Н2SО4 1М

Запишите уравнения электродных процессов. Рассчитайте равновесные потенциалы электродов. Рассчитайте ЭДС и сравните ее с экспериментально измеренной.

Контрольные вопросы

1. Какие условия необходимы для получения электрического тока за счёт химического процесса? Определите электродвижущую силу гальванического элемента:

Ζn/ZnCl₂(0,04М)//СdSO₄(0,16М)/Сd

Напишите протекающую в элементе реакцию.

2. Дайте понятие о нормальном стандартном потенциале. Вычислите электродвижущую силу окислительно-восстановительного элемента и напишите протекающую в нём реакцию:

Co/Co(NO₃)₂(0,05М)//AgNO₃(0,001М)/Ag

3. Какая реакция (окисления или восстановления) протекает на положительном электроде гальванического элемента? Вычислите ЭДС элемента и напишите, протекающую в нём реакцию:

Zn/ZnSO₄(0,05М)//CuCl₂(0,001М)/Cu

4. Напишите уравнение Нернста и дайте объяснение величин, входящих в него.

5. Опишите устройство гальванического элемента Даниэля - Якоби и объясните причины возникновения электродного потенциала.

6. Что такое контактный потенциал? Объясните причину его возникновения.

7. Каково устройство водородного электрода? Какая реакция протекает на водородном электроде? Напишите уравнение, по которому вычисляется его потенциал.

8. Приведите примеры электродов I и II рода. Как устроен каломельный полуэлемент? Какая реакция протекает при его работе, каким соотношением определяется его потенциал?