Главная Случайная страница Контакты | Мы поможем в написании вашей работы! | ||
|
Задача 1. Визначення константи комірки для вимірювання електропровідності розчинів.
Мета роботи: визначити константу комірки Кком. для вимірювання електропровідності за допомогою стандартного розчину.
Для того, щоб визначити питому електропровідність розчину, необхідно було б розмістити його в комірці з електродами одиничної площі та розташованими на одиничній відстані один від одного. На практиці користуються комірками з електродами будь–якого розміру, розташованими на будь–якій відстані, але спочатку визначають константу комірки = .
Константу комірки можна визначити, якщо виміряти в даній комірці опір розчину з відомою питомою електропровідністю . Як стандартний розчин можна застосувати 0,02 М КСl. Тоді, згідно з формулою (5.3):
. | (5.11) |
При t = 25 0С .
В комірку для вимірювання електропровідності наливають стандартний розчин таким чином, щоб його рівень був на 2-3 см вищий, ніж рівень електродів. Комірку поміщають у термостат з температурою 25 0С і витримують 5 - 10 хв. Далі вимірюють опір і за формулою (5.11) визначають константу комірки.
, см-1.
Задача 2. Визначення електропровідності розчинів сильних електролітів.
Мета роботи:визначити електропровідність розчинів сильних електролітів та розрахувати коефіцієнт електропровідності.
Вимірюють опір розчинів сильних електролітів (за вказівкою викладача), розраховують () і за рівнянням (5.5). Величину визначають за формулою (5.7), користуючись таблицею 5.1. За рівнянням (5.8) обчислюють .
Задача 3.Визначення електропровідності розчинів слабких електролітів.
Мета роботи: визначити електропровідності розчинів слабких електролітів, розрахувати ступені їх дисоціації та підтвердити закон розведення Оствальда.
Для експерименту беруть три розчини слабкого 1 – 1 електроліту різних концентрацій (за вказівкою викладача). Вимірюють їх опір, розраховують , , (як в задачі 2). Визначають за рівнянням (5.9) та за рівнянням (5.10). Дані експерименту зводять у таблицю 5.2.
З довідника виписують теоретичне значення та обчислюють відносну похибку експерименту.
Таблиця 5.2 – Властивості розчину слабкого електроліту різних концентрацій.
№ виміру | с, | R, Ом | , | |||
0,1 | ||||||
0,05 | ||||||
0,01 | ||||||
ЛІТЕРАТУРА: 1, с. 191 - 198; 2, с. 255 – 258; 4, с. 257 – 261; 7, с. 123, 136.
6. ЕЛЕКТРОРУШИЙНІ СИЛИ (ЕРС)
Якщо метал занурити в розчин, що містить його іони, то між металом та розчином встановлюється рівновага
(nL – кількість молекул розчинника), яка призводить до виникнення різниці потенціалів на межі розділу фаз між металом та розчином.
Гальванічним елементом називається пристрій, в якому енергія хімічної реакції перетворюється в електричну. Він складається з двох електродів, які занурені в розчини електролітів. Ці розчини контактують через порувату перегородку або електролітичний місток. Форма запису схем гальванічних елементів така: всі фази записують послідовно, позначаючи однією або двома вертикальними рисками поверхню розділу між рідкою та іншими фазами. Ліворуч записують електрод з меншим потенціалом, на якому перебігає процес окислення, далі склад розчину, в який занурено цей електрод, потім склад другого розчину (ці розчини відокремлюють один від одного двома вертикальними рисками, якщо між ними розміщено сольовий місток) і в кінці електрод з більшим потенціалом, на якому іде процес відновлення; внизу під складом розчинів зазначають активність електролітів у розчинах.
Розглянемо елемент Даніеля – Якобі, що складається з мідного і цинкового електродів, занурених у розчини сульфатів міді та цинку, відповідно. Схема елементу записується так:
(-) Zn| ZnSO4 || CuSO4 | Cu (+).
а1 а2
На електродах елементу перебігають процеси:
(-) Zn0 – 2e → Zn2+
(+) Cu2+ + 2e → Cu0
ЕРС в цьому елементі виникає внаслідок хімічної реакції
Zn + CuSO4 = Cu + ZnSO4.
Визначити потенціал електрода по відношенню до розчину неможливо, але можна виміряти різницю потенціалів між двома електродами, тобто ЕРС гальванічного елементу:
, | (6.1) |
де - потенціали додатного (катода) та від’ємного (анода) електродів.
Потенціал електрода у водному середовищі – це ЕРС гальванічного елементу, який складається з даного електрода та стандартного водневого електрода, потенціал якого умовно прийняли рівним нулю за будь–якої температури.
Стандартний водневий електрод – це платинована платинова пластинка, яка занурена в розчин з одиничною активністю іонів водню, крізь який пропускається водень під тиском 1 атм. На електроді перебігає реакція:
Н+ + е Н2.
Потенціал електрода | розраховують за рівнянням Нернста:
, | (6.2) |
де - активність іонів металу; - стандартний електродний потенціал (потенціал при = 1, який є довідниковою величиною); R = 8,31 ; Т – температура, К; z – число електронів в рівнянні електродної реакції; F – стала Фарадея, 96500 Кл.
Активність іонів металу пов’язана з їх моляльною концентрацією співвідношенням:
, | (6.3) |
де - середній іонний коефіцієнт активності електроліту, який залежить від концентрації розчину і для гранично розведених розчинів дорівнює одиниці (значення для деяких електролітів при 298 К наведено у таблиці 6.1).
Таблиця 6.1 – Середні іонні коефіцієнти активності деяких електролітів при 298 К.
m, | CuSO4 | ZnSO4 | АgNO3 | KBr | KI | CdCl2 |
0,01 | 0,438 | 0,387 | 0,897 | 0,903 | 0,903 | 0,524 |
0,1 | 0,154 | 0,150 | 0,734 | 0,772 | 0,778 | 0,228 |
1,0 | 0,043 | 0,043 | 0,429 | 0,617 | 0,645 | 0,0669 |
Для стандартної температури 298 К рівняння Нернста має вигляд:
. | (6.4) |
У лабораторній практиці при вимірюванні електродних потенціалів замість водневого електрода користуються більш зручним електродом порівняння – каломельним. Він складається із ртуті, покритої пастою з каломелі, в розчині хлориду калію:
KCl | Hg2Cl2, Hg.
На цьому електроді перебігає реакція
Hg2Cl2 + 2e Hg0 + 2Cl -.
Потенціал нормального каломельного електрода ( з концентрацією KCl c = 1 ) при 20 0С дорівнює 0,282 В, а при 25 0С складає 0,281 В.
Для вимірювання потенціалу будь – якого електрода його з’єднують з каломельним електродом, вимірюють ЕРС одержаного елементу і за відомим потенціалом каломельного електрода розраховують потенціал досліджуваного електрода.
Елементи, в яких матеріали електродів та електроліти однакові, але різні концентрації розчинів, називаються концентраційними, наприклад:
(-) Ag | AgNO3 || AgNO3 | Ag (+).
а1 < а2
ЕРС в такому елементі виникає внаслідок різниці між концентраціями розчинів. При Т = 298 К рівняння Нернста для розрахунку ЕРС концентраційного елементу має вигляд:
Дата публикования: 2015-02-18; Прочитано: 379 | Нарушение авторского права страницы | Мы поможем в написании вашей работы!