7.2. Лабораторная работа 9. Измерение электродных потенциалов и эдс гальванических элементов.

Цель работы – Измерение ЭДС ячеек, проверка уравнения Нернста.

Аппаратура. Из цинкового, медного и хлор-серебряного электродов составляют соответствующие гальванические элементы. Общая схема ячеек представлена на рис.7.1. Роль солевого мостика выполняет полоска фильтровальной бумаги, смоченная раствором KCl. Измерения ЭДС гальванических элементов можно проводить с использованием цифрового вольтметра с высоким внутренним сопротивлением.

Рис.7.1. Общая схема измерительной ячейки.

Измеренные значения ЭДС сравнивают с теоретически рассчитанными по уравнению Нернста.

Приборы и реактивы

1. Вольтметр цифровой В7-34 – 1 шт.	8. Химические стаканы объемом 50 мл – 5 шт.
2. Медный и цинковый электроды.	9. Хлорсеребряный электрод
3. Платиновый электрод.	10. Полоски фильтровальной бумаги.
4. Проводники.	11. Раствор CuSO4 – 1N
5. Раствор ZnSO4 – 1N	12. Раствор KCl – насыщенный
6. Раствор соляной кислоты – 0,1N.	13. Исследуемый раствор с неизвестным рН
7. Хингидрон крист.

Порядок выполнения работы

Наполняют стаканы растворами ZnSO₄ (1 N) и CuSO₄ (1 N) опускают в них цинковый и медный электроды соответственно. Третий стакан наполняют насыщенным раствором KCl. Собирают схему измерения, как показано на рис.7.1, и производят измерение ЭДС полученного элемента

ZnZnSO₄(1N) ║CuSO₄(1N)Cu

Результат записывают в таблицу 7.1 (см. ниже).

Опускают в средний стакан хлорсеребряный электрод, подключают его к вольтметру вместо цинкового электрода и измеряют ЭДС полученной цепи

Ag, AgClKCl (нас.)║CuSO₄(1N)Cu.

Аналогичное измерение проводят, составив цепь из цинкового и хлор-серебряного электродов

ZnZnSO₄(1N)║KClAgCl, Ag.

В этом случае к вольтметру подключают цинковый и хлор-серебряный электроды. Результаты записывают в таблицу 7.2.

Используя пипетку, переносят 10 мл раствора СuSO₄(1N) в мерную колбу на 100 мл и разбавляют водой до метки. Раствор тщательно перемешивают. Заменив стакан с 1N раствором СuSO₄ на 0,1N, производят измерения ЭДС аналогично тому, как это описано выше. Т.е. измеряют потенциал разбавленного медного электрода относительно неразбавленного цинкового и хлорсеребряного электродов. Далее производят разбавление 0,1N раствора СuSO₄ еще в 10 раз и измеряют ЭДС цепи с 0,01N раствором СuSO₄ аналогично тому, как это описано выше.

Аналогично проводят операции по разбавлению раствора ZnSO₄(1N) и измерению его потенциала относительно неразбавленного медного и хлорсеребряного электродов.

Определение рН раствора. Получив у лаборанта исследуемый раствор, добавляют в него немного хингидрона для получения насыщенного раствора (раствор в равновесии с небольшим избытком не растворившихся кристаллов хингидрона). Собирают гальванический элемент из исследуемого и хлорсеребряного электродов и измеряют ЭДС. Используя полученное значение ЭДС, рассчитывают рН раствора. В случае если рассчитанное значение рН раствора отличается от заданного более чем на 10%, измерения повторяют.

Таблица 7.1. Результаты измерений расчетные значения ЭДС элемента Даниэля-Якоби.

Концентрация, г-экв/л		ЭДС (изм.), В	ЭДС (расч.), В	Относительная погрешность измерения, %
CuSO4	ZnSO4
1	1
0,1	1
0,01	1
1	0,1
1	0,01

Таблица 7.2. Результаты измерений ЭДС ячеек с хлор-серебряным электродом

Концентрация, г-экв/л	ЭДС (изм.), В	ЭДС (расч.), В	Относительная погрешность измерения, %
CuSO4	Ag,AgClKCl║CuSO4Cu
1
0,1
0,01
ZnSO4	ZnZnSO4║KClAgCl,Ag
1
0,1
0,01
Ag,AgClНCl(0,1N) ║хинон, гидрохинон, H+Pt
-