Опыт 2. Исследование концентрационного элемента

Демонтируйте цинковый электрод. Вылейте раствор сульфата цинка в склянку для хранения, снимите цинковую пластину и обмойте ее и стакан дистиллированной водой. Заполните стакан 0, 001 М раствором CuSO₄ и погрузите в него вторую, закрепленную на крышке и заранее подготовленную по описанной выше методике медную пластину. Электрод с разбавленным раствором сульфата меди соедините посредством электролитического ключа с медным электродом, содержащим 1М раствор CuSO₄. Подключите полученный элемент к вольтметру и измерьте напряжение.

Обработка экспериментальных данных

Для элемента Якоби- Даниеля определите следующие показатели: D G °(Т), D S °(Т), D H °(Т), а также термодинамическую константу равновесия К _а; для концентрационного элемента оцените D G °(298) и К_а.

Расчет D G °(T) выполняют по уравнению:

D G °(T) = - zFE (T) (5.1)

Расчет D S °(Т) можно выполнить после дифференцирования по температуре соотношения (5.1):

(5.2)

Учитывая, что получаем

D S °(Т) = (5.3)

В узком диапазоне температур температурная зависимость напряжения гальванического элемента близка к линейной. Поэтому можно принять, что

(5.4)

Величину Е для отдельного электрода по отношению к стандартному водородному электроду при температуре отличной от 25 ^оС можно рассчитать, пользуясь табличными данными для температурного коэффициента по уравнению:

Е (t ^о C)= Е ^о(25 ^оC)+ (dЕ/dt) × (t –25) (5.5)

Для медного и цинкового электродов значения (dЕ/dt) равны соответственно +0,01 и +0,10 мВ×град^-1, величина (dЕ/dt) для элемента Якоби –Даниеля равна - 0,43 мВ×град^-1.

Расчет D H °(Т) нетрудно выполнить по формуле:

D H °(Т) = D G °(T) + Т D S °(Т) (5.5)

Расчет константы равновесия выполнитепо формуле:

(5.6)

Электролиз

Выполните опыты в стеклянном электролизере U- образной формы с использованием в качестве проводников первого рода графитовых стержней.

Опыт 3. Электролиз Na₂SO₄.

В левое колено электролизера поместите графитовый стержень, помеченный знаком "+" и прилейте 0,5 М раствор Na₂SO₄ в количестве достаточном для смачивания примерно трети поверхности стержня. В этом колене электролизера будет находиться анод. В открытое колено введите 2-3 капли– раствора фенолфталеина и вставьте другой графитовый стержень, помеченный знаком "-", – полученный электрод будет катодом. Введите в анодное пространство 2-3 капли метилоранжа. Подайте на электроды напряжение, учитывая, что катод должен быть подключен к отрицательному, а анод- к положительному полюсам источника питания.

Выполняйте электролиз до появления окраски индикаторов в коленах электролизера. Объясните причину изменения окраски индикаторов и напишите уравнения электродных процессов. Сделайте выводы.

Опыт 4. Электролиз CuCl₂

В левое колено электролизера поместите графитовый стержень, помеченный знаком "+" и прилейте 0,5 М раствор CuCl₂ в количестве достаточном для смачивания примерно трети поверхности стержня. В этом колене электролизера будет находиться анод. В открытое колено электролизера вставьте другой графитовый стержень, помеченный знаком "-", – полученный электрод будет катодом. Подайте на электроды напряжение, учитывая, что катод должен быть подключен к отрицательному, а анод- к положительному полюсу источника питания.

Выполняйте электролиз до образования на катоде осадка металлической меди. Отсоедините электроды от источника питания и измерьте напряжение на электродах. Напишите уравнения электродных реакций, протекающих при электролизе. Предложите схему цепи гальванического элемента, который получился в результате электролиза. Рассчитайте теоретическое значение напряжения этого элемента.

Дата добавления: 2015-12-08