|
|
ПРАКТИКУМ ПО ФИЗИЧЕСКОЙ И КОЛЛОИДНОЙ ХИМИИ для студентов биолого-почвенного факультета Работа № 3 Задания к работе 1. Определить ЭДС гальванического элемента Якоби-Даниэля. 2. Определить электродные потенциалы медного и цинкового электродов. 3. Рассчитать относительные ошибки определения, используя табличные значения величин. Для определения ЭДС гальванических элементов компенсационным методом используется потенциометр Р-37. Прежде чем приступать к работе, необходимо ознакомиться с приведенной ниже инструкцией по работе с потенциометром. 1. К соответствующим клеммам потенциометра подключают вспомогательную батарею, гальванометр, нормальный и испытуемый элементы. 2. Устанавливают рабочий ток потенциометра. Для этого по уравнению (1) вычисляют ЭДС нормального элемента Е при температуре опыта t (°С) и выставляют это значение на температурных декадах потенциометра:
Переключатель режимов потенциометра ставят в положение IА и, включая на короткое время гальванометр нажатием кнопки "измерение", поворотом ручек регулировки тока добиваются компенсации нормального элемента (при включении гальванометра стрелка не должна отклоняться). Затем ставят переключатель в положение IВ и повторяют те же операции. 3. Для измерения ЭДС испытуемого элемента переключатель режимов ставят в положение Х1 и, включая гальванометр, добиваются компенсации поворотом ручек декад; после того, как стрелка гальванометра при включении его в цепь перестанет отклоняться, считывают значение ЭДС элемента из окошечек декад. Элемент Якоби-Даниэля состоит из медной пластинки, опущенной в раствор сульфата меди, и цинковой пластинки, опущенной в раствор сульфата цинка. Медную пластинку перед погружением в раствор тщательно зачищают наждачной бумагой, промывают дистиллированной водой и электролитически покрывают слоем меди. Цинковый электрод амальгамируют, погружая его на несколько секунд в раствор нитрата ртути; выделившуюся капельку ртути растирают по поверхности электрода фильтровальной бумагой. В два стакана наливают растворы СuSО4 и ZnSО4 (концентрация задается преподавателем), соединяют полуэлементы при помощи электролитического ключа (полоска фильтровальной бумаги, смоченная раствором хлорида калия) и полученный гальванический элемент включают в измерительную схему. По уравнению (2) рассчитывают теоретическое значение ЭДС элемента Етеор, сопоставляют его с найденным Еэксп.
Здесь Φ°Cu и Φ°Zn – стандартные электродные потенциалы меди и цинка
(+0,34 и -0,76 В соответственно);
Таблица 1
Экспериментально определить скачок потенциала на границе электрод-раствор невозможно; поэтому в электрохимии под термином "электродный потенциал" понимается ЭДС гальванического элемента, составленного из данного электрода и нормального водородного электрода, электродный потенциал которого принят равным нулю. В настоящей работе потенциалы отдельных электродов определяют, измеряя ЭДС гальванического элемента, составленного из испытуемого электрода и насыщенного каломельного электрода, потенциал которого точно известен. Зависимость потенциала насыщенного каломельного электрода от температуры (°С) имеет следующий вид:
Значения Φкал при температурах 15 - 26 °С приведены в таблице 2. Таблица 2
(–) Zn / ZnSО4 // Нg2Сl2 / Нg (+) (–) Нg / Нg2Сl2 // СuSО4 / Сu (+) Измеряют ЭДС каждой цепи (Е1 и Е2 соответственно) и, зная, что ЭДС равна разности потенциалов электродов, вычисляют потенциал испытуемых электродов:
Здесь ΦZn, ΦCu, Φкал -
потенциалы цинкового, медного и
каломельного электродов
соответственно, В;
Здесь Φ°М -
стандартный электродный потенциал
металла, В;
Здесь Φтеор и Φэксп - теоретически рассчитанные и экспериментально определенные величины электродных потенциалов, В.
Copyright © С. И. Левченков, 2006. |
, В
(1)
(2)
(3)
,
В
(4)
,
В
(5)
(6)
(7)
