Работа №  10. Определение  ЭДС элемента Якоби-Даниэля

Цель работы – изучение устройства и принципа действия гальванических элементов − химических источников тока (ХИТ). Знакомство с методом измерения электродных потенциалов и электрохимических характеристик ХИТ. Изучение зависимости потенциалов электро­дов первого рода от концентрации катиона и измерение ЭДС элемента Якоби-Даниэля. Использование результатов электрохимических измерений для расчета термодинамических параметров реакций.

Оборудование

 

1. рН-метр (рН-340) − высокоомный вольтметр для измерения ЭДС.

2. Хлорсеребряный электрод сравнения.

3. Химические стаканы для растворов солей разных концентраций.

4. Электролитический ключ − U-образная стеклянная трубка, заполненная КСl и агар-агаром для увеличения вязкости раствора.

5. Медный и цинковый электроды.

Последовательность выполнения работы

1. Включить рН-метр для прогревания на 10−15 мин.

2. В три стакана налить 1 М; 0,1 М и 0,01 М растворы соли цинка.

3. Составить гальванический элемент из цинкового и хлорсеребряного электрода сравнения (Ag, AgС1|КС1_нас), для чего погрузить цинковый электрод в первый из трёх стаканов, соединить U-образной трубкой электролиты обоих электродов и подсоеди­нить их  к рН-метру.

4. Замерить разность потенциалов данного гальванического элемента. Показания снимать по верхней шкале прибора (описание прибора прилагается).

5. Построить гальванические элементы из цинкового электрода с други­ми концентрациями соли и хлорсеребряного электрода и замерить их разность потенциалов.

6. Такие же измерения провести с медным электродом, помещен­ным в растворы медной соли с разной ее концентрацией и хлорсеребряным электродом.

 

 

7. Составить гальванический элемент из цинкового и медного электродов с 1 М растворами соответствующих электролитов (гальванический элемент Якоби-Даниэля), соединив растворы электролитическим ключом, и замерить разность потенциалов элемента при комнатной температуре.

 

На основании полученных данных

 

1. Рассчитать потенциалы (Е^оп) цинковых и медных электродов. При этом иметь в виду, что так как потенциал медного электрода более положителен, чем потенциал хлорсеребряного электрода, величина которого при 20°С составляет величину Е_х-с = 0,201В, то измеренная в опыте разность потенциалов = Е_Сu - Е_х-с.. Для цинкового электрода:  = Е_х-с – Е_Zn.

2. По формуле Нернста, используя табличные значения стандартных   потенциалов медного и цинкового электродов, рассчитать теоретические значения потенциалов  Е^теор для электродов с разными концентрациями солей цинка и меди.

3. Рассчитать ЭДС элемента Якоби-Даниэля и сравнить ее с опытным значением измеренной разности потенциалов.

4. Полученные данные записать в таблицу и рассчитать % ошибки опытных результатов по сравнению с теоретическими.

 

Схема гальванической цепи

ЭДС

Е^оп

Е^теор

Относительная ошибка, %

 

5. Рассчитать ∆G⁰ реакции.

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ И  ЗАДАЧИ

1. Опишите механизм возникновения электродных потенциалов металлов. При каких усло­виях электродный потенциал называется стандартным (или нормаль­ным)? Приведите формулу Нернста для расчетов потенциалов электродов 1-го и 2-го рода.

2. Рассчитайте величину электродного потенциала железа, погруженного в 0,01 М раствор соли FeS0_4, если кажущаяся степень диссоциации равна 40%.

3. Какова схема гальванического элемента, в котором протекает реакция

                      Cu + 2Ag⁺ = Сu⁺² + 2Ag?

Рассчитайте ЭДС этого элемента и величину ∆G⁰.

4. Какие процессы происходят на электродах в гальваническом элементе:

             (-} Mg|Mg(NO₃)₂||AgNO₃|Ag (+)?

 Определите ЭДС этого элемента.