Определение электродных потенциалов Cu, Pb, Zn, Fe, Ni и изучение изменения величины электродного потенциала Zn в зависимости от концентрации раствора соли цинка.

Цель работы.

Определение электродных потенциалов Cu, Pb, Zn, Fe, Ni и изучение изменения величины электродного потенциала Zn в зависимости от концентрации раствора соли цинка.

Краткое теоретическое содержание.

Любой металл обладает растворимостью в электролите, пусть даже ничтожной.

Например, если металлическую пластину погрузить в воду, то ионы металла в результате действия на них полярных молекул воды, могут отрываться от пластины и переходить в прилегающий к ней слой воды; таким образом, до того нейтральный атом становится положительно заряженным ионом:

Me⁰ Meⁿ⁺ +2 e

В этом процессе высвобождение е^-, в результате чего, прилегающий к поверхности слой металла заряжен энергией е^- “ –“. Слой воды содержит положительные ионы, создавая разность потенциалов по отношению к отрицательному слою внутри пластины, вблизи её поверхности. Под действием этой разности потенциалов ионы, находящиеся вблизи поверхности пластины, образуют так называемый адсорбционный слой. Создавшаяся структура представляет собой так называемый двойной электрический слой.

Стандартный водородный электрод – это электрод, потенциал которого условно принят за нуль.

Электродный потенциал – это ЭДС гальванического элемента, состоящего из данного элемента и стандартного водородного электрода

Электролиз – это процесс раздельного окисления и восстановления на электродах, осуществляющийся за счёт протекания тока от внешнего источника ЭДС.

Е_Me2+_/Me= E⁰_с.х.- ЭДС для Me = Zn, Ni, Fe, Pb, где E⁰_с.х.=0.202В

Е_Cu2+_/Cu= E⁰_с.х.- ЭДС для медного электрода

DG⁰_p= -nFЭДС, где n=2, F=96484 Кл/моль

Е_Me2+_/Me= E⁰_Me2+_/Me + 0.059/n*Ln[C_Me2+], где n=2.

E = ½(E_p - E_экс)/E_p½*100%

Порядок выполнения работы:

1. Зачистить рабочие поверхности электородов.

2. Провести конторльные измерения ЭДС.

3. Результаты занести в таблицу.

4. Провести обработку результатов и выполнить неоходимые расчеты.

Схема стандартного водородного электрода:

H₂ pt

P=1 атм

Pt Me

Схема установки:

Результаты и последовательность расчетов.

Исследуемый электрод	Схема гальванического элемента	ЭДС [В]	ЕMe2+/Me расcчит. [В]	E^0, В	DG^0p дж/ моль^-1
Ni	Ni|Ni^2+||KCl,AgCl|Ag	0.095	0.107	0.202	-20647.6
Cu	Cu|Cu^2+||KCl,AgCl|Ag	0.135	0.337	0.202	-26050.6
Fe	Fe|Fe^2+||KCl,AgCl|Ag	0.395	-0.193	0.202	-76222.4
Pb	Pb|Pb^2+||KCl,AgCl|Ag	0.370	-0.168	0.202	-71398.2

A:

E_Ni2+_/Ni = 0.202 – 0.095 = 0.107 [B]

Е_Cu2+_/Cu = 0.202 + 0.135 = 0.337 [B]

Е_Fe2+_/Fe = 0.202 – 0.395 = -0.193 [B]

Е_Pb2+_/Pb = 0.202 – 0.370 = -0.168 [B]

DG⁰_p = - n*F*DE

n=2, F=96484 Кл/моль

B:

DG⁰_pNi = -2*96484*0.107 = -20647.6 (дж/ моль^-1)

DG⁰_pCu = -2*96484*0.135 = -26050.6 (дж/ моль^-1)

DG⁰_pFe = -2*96484*0.395 = -76222.4 (дж/ моль^-1)

DG⁰_pPb = -2*96484*0.370 = -71398.2 (дж/ моль^-1)

Исследуемый электрод	Схема гальванического элемента	Концентр.m	ЭДС [В]	Величина электр. потенциала, [В]	Ошибка %
Эксп.	Рас.
Zn	Zn|Zn^2+||KCl,AgCl|Ag	0.1	0.775	-0.573	-0.7895	15.38%
0.5	0.745	-0.543	-0.7688	29.37%
1.0	0.735	-0.533	-0.76	29.86%
1.5	0.745	-0.543	-0.7548	28.06%

E⁰_Me2+_/Me = -0.76 B

E = ½(E_p - E_экс)/E_p½*100%

1. E_экс = 0.202 – 0.775 = -0.573 [B]

E_p = -0.76 + (0.059*Lg0.1)/2 = -0.7895 [B]

E = ((-0.7895 + 0.668)/(-0.7895))*100% = 15.38%

2. E_экс = 0.202 – 0.745 = -0.543 [B]

E_p = -0.76 + (0.059*Lg0.5)/2 = -0.7688 [B]

E = ((-0.7688 + 0.543)/(-0.7688))*100% = 29.37%

3. E_экс = 0.202 – 0.735 = -0.533 [B]

E_p = -0.76 + (0.059*Lg1.0)/2 = -0.7600 [B]

E = ((-0.7600 + 0.533)/(-0.76))*100% = 29.86%

4. E_экс = 0.202 – 0.745 = -0.543 [B]

E_p = -0.76 + (0.059*Lg1.5)/2 = -0.7548 [B]

E = ((-0.7548 + 0.543)/(-0.7548))*100% = 28.06%

---

Дата добавления: 2015-08-27