Мои Конспекты
Главная | Обратная связь


Автомобили
Астрономия
Биология
География
Дом и сад
Другие языки
Другое
Информатика
История
Культура
Литература
Логика
Математика
Медицина
Металлургия
Механика
Образование
Охрана труда
Педагогика
Политика
Право
Психология
Религия
Риторика
Социология
Спорт
Строительство
Технология
Туризм
Физика
Философия
Финансы
Химия
Черчение
Экология
Экономика
Электроника

Экспериментальная часть.



Используемые приборы, оборудование и реактивы: высокоомный вольтметр, набор металлических пластин (Cu, Pb, Zn и др.), растворы солей металлов (ZnSO4, CuSO4, Pb(NO3)2 и др.), стаканы, соединительные провода, электролитический ключ (солевой мостик).

Выполнение работы:

Опустить два металлических электрода в растворы соответствующих солей (концентрации указываются преподавателем). Глубина погружения 1-2 см. Подождать 5 минут (минимально) для установления равновесия. Собрать замкнутую цепь, включающую электроды и высокоомный вольтметр, который с большой точностью может быть использован вместо компенсационной схемы. Растворы соединить солевым мостиком (насыщенные растворы KNO3 или KCl в агар-агаре). Через 2-3 минуты измерить ЭДС (Eэксп). (Рис. 4)Результаты эксперимента занести в таблицу:

Рис.4

 

Анод (-) Катод (+) Процессы, протекаю-щие на аноде и катоде и токообра-зующая реакция (В) Eэксп (В) Относите-льная ошибка, %
Металл, раствор электро-лита, его концентр-ация (моль\л) (В) (В)   Металл, раствор электролита, его концентр-ация (моль\л) (В)   (В)
                   

 

 

Методика решения типовых задач.

1) В каком направлении будут перемещаться электроны во внешней цепи гальванического элемента Mg|Mg2+||Pb2+|Pb, если растворы электролитов одномолярные? Какой металл будет растворяться? Определите ЭДС.

Решение. Стандартный электродный потенциал магниевого электрода равен

-2,36В и более отрицательный, чем стандартный электродный потенциал свинцового электрода (-0,13В). Следовательно, магний более активно окисляется Mg-2e-→Mg2+ .Избыточные электроны будут во внешней цепи переходить с магниевой пластины на свинцовую. Магниевый электрод будет служить анодом, а свинцовый- катодом. Схема гальванического элемента может быть записана как:

Стандартная ЭДС элемента:

2) Вычислите электродный потенциал цинка, опущенного в раствор его соли с концентрацией ионов цинка 0,001 моль/л.

Решение. Вычисление электродного потенциала производят по уравнению Нернста:

Стандартный электродный потенциал цинка равен -0,76В. Отсюда

 

 

3) Гальванический элемент состоит из серебряного электрода, погруженного в 1М раствор AgNO3 и стандартного водородного электрода. Написать уравнение электродных процессов и суммарной реакции, происходящей при работе элемента. Чему равна его ЭДС.

Решение. Поскольку концентрация Ag+ составляет 1 моль/л, то значение электродного потенциала серебряного электрода может быть взято из таблицы Так как то на серебряном электроде будет происходить процесс восстановления, т.е. он будет служить катодом:

На водородном электроде будет происходить процесс окисления, т.е. этот электрод будет служить анодом:

Суммарная реакция, происходящая при работе гальванического элемента:

Схема рассматриваемого гальванического элемента имеет следующий вид:

Электродвижущая сила: Так как то Е=0,80 В.

 

4) Для взаимодействующих окислительно-восстановительных систем и электродные потенциалы соответственно равны и Составить схему гальванического элемента, напишите суммарную окислительно-восстановительную реакцию. Определите значение ЭДС гальванического элемента.

Решение. Система с меньшим потенциалом будет служить анодом (отрицательным электродом), характеризующимся процессом окисления

А: Система с меньшим потенциалом будет служить катодом (положительным электродом), характеризующимся процессом восстановления

К: Для такого процесса реакция должна иметь вид или

ЭДС гальванического элемента:

 

5) Определить ЭДС гальванического элемента

В каком направлении будут перемещаться электроны во внешней цепи при работе данного?

Решение. Стандартный электродный потенциал системы равен 0,80 В. Обозначив электродный потенциал левого электрода через , а правого находим:

Вычисляем ЭДС элемента:

Поскольку то левый электрод служит отрицательным полюсом элемента и электроны будут перемещаться во внешней цепи от левого электрода к правому.

 

Контрольные вопросы и задачи.

1) Составить схемы двух гальванических элементов, в одном из которых железо служило бы катодом, а в другом- анодом. Написать уравнения реакций, происходящих при работе этих элементов, и вычислить значения стандартных ЭДС.

2) Какой электродный потенциал больше (в алгебраическом смысле): кальция в 5 моль/л растворе его соли или калия в 0,001 моль/л растворе его соли?

3) Вычислите потенциал водородного электрода, если концентрация ионов водорода [H+] в растворе равна 3,8 10-3 моль/л.

4) Цепи для определения электродных потенциалов металлов имеют вид:

Для каждой из перечисленных цепей:

а) указать, какую роль (окислителя или восстановителя) и в какой форме (H2 или H+) играет водород;

б) обозначить знаки полюсов и направление перемещения электронов по внешнему металлическому проводнику;

в) записать электронно-ионнными уравнениями, как сдвигается равновесие в каждом отдельном случае.

 

5) Электродные потенциалы взаимодействующих систем и соответственно равны и Составить схему работы гальванического элемента и определите ЭДС. Напишите суммарную реакцию.

 

Приложение. Таблица «Стандартные окислительно-восстановительные потенциалы (по отношению к потенциалу стандартного водородного электрода)»

Окисленная форма Число полученных электронов Восстановленная форма ϕ0
Li+ Li -3,045
Rb+ Rb -2,925
K+ K -2,925
Cs+ Cs -2,923
Ba2+ Ba -2,900
Sr2+ Sr -2,880
Ca2+ Ca -2,870
Na+ Na -2,714
Mg2+ Mg -2,370
Al3+ Al -1,662
Mn2+ Mn -1,180
2H2O(pH=14) H2+2OH- -0,828
Zn2+ Zn -0,763
Cr3+ Cr -0,744
Fe2+ Fe -0,440
2H+ (pH=7) H2 -0,414
Cd2+ Cd -0,403
Co2+ Co -0,277
Ni2+ Ni -0,250
Sn2+ Sn -0,136
Pb2+ Pb -0,126
2H+(pH=0) H2
Cu2+ Cu +0,337
O2+2H2O(pH=14) 4OH- +0,401
I2 2I- +0,536
Fe3+ Fe2+ +0,771
2Hg +0,798
Ag+ Ag +0,799
O2+2H2O(pH=7) 4OH- +0,815
Hg2+ Hg +0,854
Br2 2Br- +1,065
O2+4H+ 2 H2O +1,229
Cl2 2Cl- +1,359
Au3+ Au +1,500
+2,010
F2 2F- +2,870

 

Библиографический список

Коровин, Н.В. Общая химия. М. :Издательский центр «Академия»; 2013.496 c.

Химия. Учебник для вузов /А.А.Гуров, Ф.З.Бадаев, Л.П.Овчаренко, В.Н.Шаповал. М.: Издательский центр МГТУ им. Н.Э.Баумана ,2004. 784 с.

Гольбрайх ,З.Е., Маслов ,Е.И.Сборник задач и упражнений по химии .М.: Издательская группа АСТ,2007 .383 с.

Краткий справочник физико-химических величин /под ред. А.А.Равделя и А.М.Пономаревой; М.: ТИД «Аз-book»,2009 .241с.