ОПЫТ 2. Химический гальванический элемент

Собрать гальванический элемент, как показано на рисунке 2.8. Для этого цинковую и медную пластинки хорошо очистить наждачной бумагой и опустить в стаканы с растворами одноименных солей. Для замыкания внутренней цепи элемента, солевой мостик (гальванический ключ) заполненный раствором хлорида калия, опустить в растворы солей. Электроды с помощью проводов соединить с миллиамперметром. Что наблюдается?

Рисунок 2.8 Схема установки медно-цинкового гальванического элемента  

Составить схему гальванического элемента. Указать, какие процессы происходят на электродах. Рассчитать ЭДС. До каких пор может работать данный гальванический элемент?

ОПЫТ 3. Концентрационный гальванический элемент

Две цинковые пластинки хорошо очистить наждачной бумагой и опустить в стаканы с растворами сульфата цинка разных концентраций: 1М и 0,0001 М. Пластики соединить с клеммами миллиамперметра, а стаканы – гальваническим ключом. Следить за показаниями миллиамперметра. Составить электрохимическую схему гальванического элемента с указанием процессов протекающих на электродах.

Рассчитать ЭДС полученного концентрационного элемента.

Провести расчет ЭДС гальванических элементов, если концентрации растворов сульфата цинка: 1М и 0,1М; 1М и 0,001М. В каком случае вырабатывается большее количество электричества, почему?

КЕЙС-Задания

1. В два стакана налито по 25 мл 0,1 М раствора AgNO₃. Растворы соединены солевым мостиком, содержащим КNO₃, и в них введены одинаковые серебряные электроды. Разность потенциалов между электродами равна нулю. Почему? В один из стаканов налили 10 мл раствора Pb(NO₃)₂ , вследствие чего между электродами возникла ЭДС, равная 0,007 В. Чему равна массовая доля примеси серебра в свинце, если раствор Pb(NO₃)₂ приготовлен растворением 10 г свинца, загрязненного серебром, в азотной кислоте? Коэффициенты активности растворов принять равными 1, температуру 298К.

2. В заряженном свинцовом аккумуляторе, состоящем из шести последовательно соединенных элементов, электролитом является 38%-ная серная кислота (ρ=1,286 г/см³). Чему равна ЭДС аккумулятора в заряженном состоянии и разряженном, когда концентрация кислоты равна 5%, а ρ=1,025 г/см³.

3. Известно, что для питания различной аппаратуры используется сухой марганцево-цинковый элемент. Какова должна быть минимальная масса цинкового электрода, при ЭДС элемента, равной 1,5В? Составьте электрохимическую схему и приведите процессы на электродах.

4. В настоящее время, как источники электрического тока, наибольший интерес вызывают низкотемпературные топливные элементы. Среди которых, наиболее простым является водородно-кислородный топливный элемент. Рассчитайте стандартную ЭДС такого элемента, при рабочей температуре 25°С (относительное парциальное давление = 1 Па). Чему будет равна константа равновесия протекаемой электрохимической реакции в этом элементе? (Расчет проводить на 1 моль образовавшейся воды, с использованием данных приложения Д).

Контрольные вопросы

1. Вычислить электродный потенциал серебра, опущенного в раствор
его соли с концентрацией 0,001 моль/л.

2. Составить электрохимическую схему свинцово-алюминиевого гальванического элемента. Записать процессы, протекающие на электродах и уравнение токообразующей реакции. Рассчитать ЭДС элемента.

3. В каком направлении будут перемещаться электроны во внешней
цепи следующих гальванических элементов: а) Мg | Мg²⁺ || Рb²⁺ | Рb;
б) Сu | Сu²⁺ || А g ⁺ | Аg, если концентрации растворов электролитов 1М? Какой металл будет растворяться в каждом из этих случаев?

4. Вычислить потенциал водородного электрода, погруженного:
а) в раствор с рН = 4; б) в раствор с рН = 11.

5. Электродвижущая сила элемента, состоящего из медного и свинцового электродов, опущенных в 1М растворы соответствующих солей, равна 0,47В. Изменится ли ЭДС, если взять растворы с концентрацией 0,001М? Ответ подтвердить расчетом.

Дата добавления: 2015-12-01