Лабораторна робота №5

«Гальванічні елементи»

Мета роботи: вивчити хімізм процесів, які відбуваються під час роботи гальванічних елементів (ГЕ)

Щоб виконати роботу, Ви повинні знати:

1. Анод (А) – це електрод, на якому відбувається процес окиснення, тобто відщеплення електронів. З двох різних металів анодом завжди будетой, у якого значення відносного стандартного електродного потенціалу буде меншим (метал, який стоїть ближче до початку в ряду напруг металів).

2. Катод (К) – це електрод, на якому відбувається процес відновлення, тобто приєднання електронів.

3. У випадках, коли концентрація розчину солі металу не дорівнює 1 моль/л, необхідно використовувати рівняння Нернста для

розрахунку потенціала електроду.

= C_Meⁿ⁺, тут – концентрація розчину солі

4.ЕРС елемента розраховується за формулою: ЕРС = ∆Е =

Наприклад:

Задача: Гальванічний елемент складається з металічного нікелю, зануреного в 0,1М розчин Нікель (ІІ) сульфату та металічного свинцю, зануреного в 0,01М розчин Плюмбум (ІІ) нітрату. Обчисліть ЕРС гальванічного елемента, напишіть рівняння напівреакцій електродних процесів.

Розв’язування:

1. За умовою задачі концентрація солі, в яку занурений нікелевий електрод, ≠1моль/л, тому необхідно розрахувати потенціал Ni- електроду згідно з рівнянням Нернста: =

= = -0,25 + 0,03(-1) = - 0,28B

1. [Pb²⁺]≠1моль/л, тому необхідно розрахувати потенціал Pb -електрода за рівнянням Нернста.

=

Анодом буде метал з меншим значенням Е.

Потенціал Ni-електрода < потенціала Pb-електрода, тому Ni-електрод – анод.

4. Запишіть схему ГЕ:

(А^-) (K⁺)

5. Запишіть процеси, що відбуваються на електродах:

A: (Анод – відщеплення електронів)

K: (Катод – приєднання електронів)

_________________

Ni⁰ + Pb²⁺ = Ni²⁺ + Pb⁰

Ni + Pb(NO₃)₂ = Ni(NO₃)₂ + Pb

6. ЕРС = Е_К – Е_А = -0,19 – (-0,28) = 0,09 В

ЕРС > 0 => Гальванічний елемент працює.

Література:

[1] с. 63-76; [2] с. 227-239; [3] с. 182-197; [4] с. 182-192; [5] с. 156-161

Дайте відповіді на запитання

1. Що вивчає «електрохімія»?

2. Визначіть поняття «гальванічний елемент».

3. Визначить поняття «Анод».

4. Визначить поняття «Катод».

5. Що називається електрорушійною силою елемента (ЕРС)?

6. Запишіть вираз рівняння Нернста. У яких випадках його необхідно використовувати?

Завдання для самостійної роботи:

1. Складіть схеми двох гальванічних елементів, у одному з яких мідь буде катодом, а в іншому – анодом. Напишіть рівняння реакцій, які відбуваються під час роботи цих гальванічних елементів.

2. Як зміниться ЕРС гальванічного елемента: (А^-) Pb | Pb²⁺ || Ag⁺ | Ag (К⁺), якщо до розчину солі Плюмбуму добавили сірководень (Н₂S). Відповідь обґрунтуйте.

3. Чи буде працювати ГЕ, складений з нікелевого електрода, зануреного в розчин NiSO₄ з концентрацією 0,01 моль/л і стандартного залізного електрода?

Самостійно вирішити задачі № 654, 658, 660, 661 [5. с. 162]

Виконайте роботу та заповніть лабораторний журнал:

Дотримуйтесь правил техніки безпеки!! (стор5)

№	Зміст роботи	Рівняння реакцій, спостереження, розрахунки
	Дослід 1 Вимірювання ЕРС елемента Даніеля-Якобі Складіть гальванічний елемент: залийте у стаканчики з електродами одномолярні розчини CuSO4 і ZnSO4, у розчини опустіть електроди. Розчини з’єднайте електролітичним ключем (трубкою, заповненою електролітом). Запишіть показання вольтметра, тобто ЕРС практичну(ЕРСпр.). Ррозрахуйте ЕРС теоретичну і порівняйте з практичною. Алгоритм: 1.Виберіть анод. 2.Складіть схему ГЕ. 3.Напишіть рівняння процесів, що відбуваються на аноді та на катоді під час роботи ГЕ. 4.Розрахуйте теоретичне значення ЕРСтеор. 5.Запишіть ЕРСпр. 6.Знайдіть похибку досліду, ε%	1.Вибір аноду: = -0.76B менш, ніж =>Zn – анод 2. Схема ГЕ: (A-) Zn ZnSО4 CuSО4 Cu (K+) 1М 1М 3.Процеси: А: Zn0 Zn2+ 2 1 K: Cu+2 Cu0 2 1 Zn + CuSO4 = Cu0 + ZnSO4 4. ЕРС теор.= =0.34 – (-0.76)=1.1В 5 ЕРС пр.= 6.ε %=

	Дослід 2 Вимірювання ЕРС елемента Вольта Складіть ГЕ Вольта: залийте в стаканчики з електродами H2SO4. Розчини з’єднайте електролітичним ключом. Запишіть ЕРСпр. (показання вольтметра). Алгоритм:   1.Визначте анод. 2.Складіть схему ГЕ. 3.Напишіть схеми процесів, що відбуваються на аноді та катоді. 4.Розрахуйте теоретичне значення ЕРСтеор. 5.Запишіть ЕРСпр. 6.Знайдіть похибку досліду, ε%	1.Виберіть анод:   2.Схема ГЕ:     3.Процеси: А:   К:   4. ЕРС теор..=     5. ЕРС пр.=     6. ε %= (дивись дослід 1)
	Дослід 3 Вплив концентрації розчинів електролітів на ЕРС ГЕ Cкладіть мідно-цинковий ГЕ (елемент Даніеля - Якобі).Заливайте в стаканчики CuSO4 і ZnSO4 різної концентрації за вказівкою викладача (табл.5, с.45). Розчини з’єднуйте електролітичним ключем і заміряйте ЕРСпр. Розрахуйте рівноважні потенціали Е за формулою Нернста. Обчисліть ЕРСтеор., порівняйте її з практичною. Складіть схему ГЕ, напишіть рівняння реакцій Таблиця 5.ЗАВДАННЯ СТУДЕНТАМ   № варіанта Концентрація розчину солі Купрум [Cu+2] моль/л Концентрація розчину солі Цинку [Zn+2] моль/л     0,1 0,01   0,01 0,1   0,1 0,1   0,01 0,01     0,01 Алгоритм: 1.Розрахуйте значення потенціалу для Zn- електрода за рівнянням Нернста. 2 Розрахуйте значення потенціалу для Cu- електрода за рівнянням Нернста. 3. Виберіть анод 4. Складіть схему ГЕ 5. Напишіть схеми процесів, що відбуваються на аноді та на катоді під час роботи ГЕ. 6. Розрахуйте ЕРСтеор. 7. Запишіть ЕРСпр.. 8. Знайдіть похибку досліду (експерименту) ε %	1. Разрахуйте потенціали електродів:   1.1 Zn- електрод: =   1.2 Cu- електрод:   2. Який електрод буде анодом?   3. Схема ГЕ:     4. Процеси: А:   К:   5.ЕРС теор. =     6. ЕРС пр.. =   7. ε%= (дивись дослід 1)

Висновки і місце для домашніх задач:

Оцінка____________ Число____________ Підпис викладача______________