Работа 7. Измерение ЭДС гальванического элемента.

Цель работы: 1. Измерить ЭДС Cu-Zn гальванического элемента и электродные потенциалы отдельных электродов, сравнить ЭДС Cu-Zn элемента с вычисленной по значениям измеренных электродных потенциалов и по уравнению Нернста. 2. Измерить ЭДС концентрационного элемента и сравнить ее с вычисленной по уравнению Нернста.

Порядок выполнения работы:

I. Измерение ЭДС Cu-Zn гальванического элемента потенциометром.

1. Составить для работы медно-цинковый гальванический элемент. С этой целью налить в сосуды с медным и цинковым электродами растворы CuSO₄ и ZnSO₄ , соответственно. Стеклянный соединительный мостик заполнить насыщенным раствором KCl, избегая появления пузырьков. В соединительную пробирку налить насыщенный раствор КСl.

2. Подключить медно-цинковый элемент к потенциометр:медный электрод подключит к клемме «+» потенциометра, цинковый к «-»

3. Измерить ЭДС Cu-Zn элемента с помощью потенциометра. Результаты измерений записать в таблицу 4.1.

3. Вычислить ЭДС Cu-Zn элемента по формуле (4.20) и результат вычислений записать в таблицу 4.1.

 

Таблица 4.1 Определение ЭДС Cu-Zn элемента.

 

E⁰_Cu²⁺_{/ Cu} = …………………….. E⁰_Zn²⁺_{/ Zn}=................ E⁰_г.э. =.........................

 

CuSO4	ZnSO4	Еизм (В)	Евыч (В)
Смоль/л	γ ^+-	а	С моль/л	γ^+ -	а
0,1			0,1
0,1			1,0
1,0			0,1

II. Определение потенциалов Zn- и Си - электродов.

1. Определить электродный потенциал Zn -электрода. Для этого составить гальванический элемент из цинкового и хлорсеребряного электродов и с помощью потенциометра измерить его ЭДС. Записать в тетради электродные реакции, протекающие в этом элементе.

Zn │ ZnSO₄ ││Kl_насыщ │ AgCl │ Ag

Величину потенциала Zn -электрода рассчитать по формуле (4.21). Значение потенциала хлорсеребряного электрода Е_Аg найти по формуле (4.18).

E_г.э. =E_Ag – E_Zn и E_Zn = E_Ag - E_г.э. (4.21)

2. Определить потенциал Cu -электрода, составив гальванический элемент из медного и хлорсеребряного электродов и измерив его ЭДС. Записать в тетради электродные реакции, протекающие в этом элементе.

 

Ag │ AgCl │ Kl_насыщ ││ CuSO₄ │ Cu

3. Рассчитать электродный потенциал Cu -электрода, учитывая, что Cu -электрод является положительным:

Eг.э. =E_Сu – E_Ag и E_Cu = Eг.э. + E_Ag

4. Вычислить по формуле Нернста (4.15) электродные потенциалы Zn- и Си- электродов. Значения стандартных потенциалов и коэффициентов активности взять из справочных таблиц. Результаты вычислений записать в таблицу 4. 2.

 

Таблица 4.2 Определение электродных потенциалов Zn- и Сu- электродов.

t⁰C………… E_Ag………………………………

 

 

электрод	MeS04	Ег.э (В)	Е г.э(изм)	Е в
С	γ ^+ -	а
Zn^2+/Zn	0,1
1,0
Cu^2+/Cu	0,1
1,0

 

III. Измерение ЭДС концентрационного элемента.

1. Подготовить для работы один из двух указанных ниже концентрационных гальванических элементов

(-)Zn│ZnSO₄││ZnSO₄│Zn(+) или

С₁ С₂

(-)Cu │CuSO₄│CuSO₄│Cu(+)

С₁ С₂

с концентрациями солей С₁= 0,1 моль/л и С₂ = 1,0 моль/л, подключить элемент к потенциометру и измерить его ЭДС.

2.Рассчитать ЭДС концентрационного элемента по формуле:

для комнатной температуры

Результаты записать в таблицу 4.3

Таблица 4.3

 

элемент		MeSO4	Ег.э.выч	Ег.эизм
	C1	γ^+-	a1	C2	γ^+-	a2
	Сu
	Zn

Контрольные вопросы

 

Перед выполнением работы:

1. Какова цель данной работы?

2. Как производится измерение ЭДС медно-цинкового и концентрационного гальванических элементов?

3. Как измерить потенциалы Си- и Zn - электродов?

4. Какие электроды используются в данной работе?

5. Запишите схемы гальванических элементов, используемых в работе.

6. Как вычислить ЭДС медно-цинкового гальванического элемента по уравнению Нернста?

7. Как вычислить потенциалы Си- и Zn - электродов?

К защите работы:

1. Поясните термины: электрод, электродная реакция, гальванический элемент, ЭДС, электродный потенциал, стандартный электродный потенциал.

2. Если в гальваническом элементе протекает самопроизвольный процесс, а) на каком электроде происходит окисление; б) какой из электродов считается отрицательным; в) каков знак ЭДС.; г) каков знак изменения энергии Гиббса данной реакции?

3. Запишите электродные реакции для используемых в работе гальванических элементов.

4. Как по величине электродных потенциалов рассчитать ЭДС элемента определить направление реакции, протекающей в этом элементе?

5. Какие электроды используют в качестве электродов сравнения?

6. Какой элемент называется концентрационным?