Обработка результатов

Обработка результатов

1. Записывают схему исследуемого гальванического элемента.

2. Записывают уравнения электрохимических реакций, протекающих на электродах, и выражения электродных потенциалов в соответствии с уравнением Нернста.

3. Составляют суммарную реакцию, протекающую в гальваническом элементе.

4. Записывают уравнение Нернста для расчета ЭДС элемента.

5. Пользуясь справочными данными, определяют стандартную ЭДС исследуемого элемента.

6. Рассчитывают константу равновесия К_а химической реакции, протекающей в элементе, допустив, что К_a не зависит от температуры.

Часть 2. Определение потенциалов редокс-электродов

Экспериментально потенциал любого электрода может быть определен лишь по отношению к электроду сравнения, потенциал которого стабилен во времени и мало зависит от температуры. Поэтому для определения потенциала каждого электрода необходимо измерить ЭДС гальванического элемента, составленного из исследуемого окислительно-восстановительного электрода и хлорсеребряного электрода сравнения (Е = + 0,208 В).

Пользуясь справочником, определяют полярность каждого из исследуемых окислительно-восстановительных электродов по отношению к хлорсеребряному электроду сравнения.

Собирают электрическую схему (рис. 4.13) и включают измерительный прибор. При установившемся показании прибора результат заносят в табл. 4.9.

Таблица 4.9

t =____°С

Гальванический элемент	Е, В	Е эксп., В	Е теор., В	% расхождения результатов

Промывают солевой мост водопроводной, затем дистиллированной водой и сушат фильтровальной бумагой.

Для каждого гальванического элемента:

1. Приводят условную запись элемента.

2. Определяют значения электродных потенциалов на основании данных об ЭДС: Е = Е₊ - Е_–

3. Записывают уравнения электрохимических реакций, протекающих на электродах, и выражения потенциалов электродов в соответствии с уравнением Нернста.

4. Рассчитывают ионную силу растворов I с учётом разбавления при смешении электролитов. В тех случаях, когда неизвестна концентрация среды (кислоты, щёлочи), ионную силу принимают равной нулю.

5. Рассчитывают коэффициенты активности (g_i) и активность (a _i) потенциалопределяющих ионов, используя уравнение Дебая–Хюккеля (предельный закон):

,

где z _i – заряд иона, - ионная сила раствора, m_i – моляльность ионов.

6. По уравнению Нернста рассчитывают потенциалы исследуемых окислительно-восстановительных электродов и сравнивают с экспериментальными значениями. Объясняют причину расхождения результатов.

7. Записывают суммарную реакцию, протекающую в каждом гальваническом элементе.

8. Записывают уравнения Нернста для расчета ЭДС каждого элемента.

Часть 3. Изучение влияния добавок веществ на потенциалы

окислительно-восстановительных электродов

Потенциалы окислительно-восстановительных электродов зависят, в первую очередь, от соотношения активностей (концентраций) потенциалопределяющих ионов в растворе. Увеличение концентрации окисленной формы (или уменьшение концентрации восстановленной формы) приводит к возрастанию потенциала электрода. Вместе с тем, ионы (вещества), не участвующие в электродных реакциях (индифферентные), изменяют ионную силу раствора, а, следовательно, и коэффициент активности и активность потенциалопределяющих ионов. Это опять же приводит к изменению потенциала электрода. Те вещества, которые вступают в химическое взаимодействие с потенциалопределяющими ионами, также влияют на потенциалы электродов.

Для оценки влияния различных веществ на потенциалы электродов составляются гальванические элементы, содержащие электрод сравнения.

Добавляют вещества в растворы электролитов только малыми порциями при непрерывном перемешивании раствора и в определённой последовательности. Измерения ЭДС проводят только при установившемся её значении.

В данной работе рекомендуется использовать добавки веществ:

К электроду № 1

– H₂SO₄ концентрированную (по каплям);

– СН₃СООNа кристаллический (по 0,1 - 0,2 г) до окрашивания раствора в красный цвет;

– (NH₄)₂(COO)₂ кристаллический (по 0,1 - 0,2 г) до обесцвечивания раствора и выпадения желтого осадка.

К электроду № 2

– Fe₂(SO₄)₃ 0,001 М раствор (по каплям) до образования темно-синего осадка.

К электроду № 3

– H₂SO₄ концентрированную (по каплям) до постоянства значений ЭДС.

– Н₂O₂ 30%-й раствор (по каплям) до окрашивания раствора в красный цвет.

– HNO₃ концентрированную (по каплям) до обесцвечивания раствора.

К электродам № 4, 5, 6, 7

– H₂SO₄ концентрированную (по каплям) до постоянства значений ЭДС.

Постройте график зависимости потенциал электрода - число капель кислоты.

На основании полученных данных сделайте выводы о химизме процессов, происходящих в окислительно-восстановительной системе при добавлении веществ и изменении активности потенциалопределяющих ионов.

Работа 4.8. Определение стандартного потенциала

окислительно-восстановительного электрода

Цель работы

– составить гальванический элемент, включающий в себя исследуемый окислительно-восстановительный электрод и электрод сравнения;

– измерить ЭДС составленного элемента в зависимости от соотношения активностей (концентраций) окисленной и восстановленной форм в растворе;

– определить значение стандартного потенциала окислительно-восстановительного электрода;

– исследовать влияние комплексообразующих веществ на потенциал редокс-электрода.

Последовательность выполнения работы. В работе рекомендуется использовать следующие электроды:

Электрод № 1. Fe³⁺, Fе²⁺ | Pt.

Для приготовления окислительно-восстановительной системы необходимо смешать:

– 0,1 М раствор FeSO₄ и 0,1 М раствор Fe₂(SO₄)₃, приготовленныена 0,1 н серной кислоте при соотношении окисленной и восстановленной форм: 9:1; 8:2; 7:3; 6:4; 5:5; 4:6; 3:7; 2:8; 1:9. Общий объём электролита – 10 см³.

Электрод № 2. Fe³⁺, Fe²⁺ | Pt.

Для приготовления окислительно-восстановительной системы необходимо смешать:

– 0,1 н. раствор FeCl₂ и 0,1 н раствор FeCl₃, приготовленные на 0,1 н соляной кислоте при соотношении окисленной и восстановленной форм: 9:1; 8,2; 7:3; 6:4; 5:5; 4:6; 3:7; 2:8; 1:9. Общий объём электролита – 10 см³.

Электрод № 3. Fe(CN)₆^3–, Fe(СN)₆^4– | Pt.

Для приготовления окислительно-восстановительной системы необходимо смешать

– 0,1 н раствор K₃Fe(CN)₆ и 0,1 н раствор K₄Fe(CN)₆ при соотношении окисленной и восстановленной форм: 9:1; 8:2; 7:3; 6:4; 5:5; 4:6; 3:7; 2:8; 1:9. Общий объём электролита – 10 см³.

Часть 1. Определение стандартного потенциала окислительно-восстановительного электрода

Солевой мост заполняют насыщенным раствором хлорида калия, плотно закрывают с обоих концов пробками из фильтровальной бумаги. В конических колбах приготавливают 9 окислительно-восстановительных систем с различным содержанием окисленной и восстановленной форм. Платиновый электрод выдерживают 5 мин в концентрированной азотной кислоте, промывают водопроводной, затем дистиллированной водой, су­шат фильтровальной бумагой. Промывание, осушку электрода и солевого моста необходимо проводить всякий раз перед погружением в другой рас­твор.

Определяют полярность клемм измерительного прибора по стандарт­ному элементу Вестона. Пользуясь справочником, определяют полярность исследуемого электрода по отношению к хлорид-серебряному электроду сравнения (Е = + 0,208 В). Собирают электрическую схему (рис. 4.13) и включают измерительный прибор. При установившемся показании при­бора результат заносят в таблицу 4.10.

Таблица 4.10

t =____°С

Соотношение форм oх/red	Е, В	Е, В		Е°, В	I	gox	gred		Е°, В
9:1 8:2 7:3 6:4 5:5 4:6 3:7 2:8 1:9

Дата добавления: 2017-02-01