Лабораторные фх. Лабник по ф и к химии. Физическая и коллоидная химия сборник лабораторных работ СанктПетербург 2008 удк 541 076 (075. 83) Физическая и коллоидная химия. Сборник лабораторных работ

• Название: Физическая и коллоидная химия сборник лабораторных работ СанктПетербург 2008 удк 541 076 (075. 83) Физическая и коллоидная химия. Сборник лабораторных работ
• Анкор: Лабораторные фх
• Дата: 23.06.2022
• Размер: 4.14 Mb.
• Имя файла: Лабник по ф и к химии.doc
• Тип: Сборник; #612950
• страница: 17 из 38

Лабораторная работа №11. Определение чисел переноса ионов

Цель работы: определить числа переноса катиона и аниона заданного раствора электролита.

Сущность метода. Метод определения чисел переноса по Гитторфу основан на измерении концентрации электролита в приэлектродных пространствах до и после электролиза с пересчетом на изменение количества вещества (Δn) катиона и аниона. Схема лабораторной установки показана на рис. ____. При электролиза серной кислоты происходит разложение воды. На катоде – восстановление водорода ; на аноде – окисление кислорода: . При этом сульфат-ионы перемещаются к аноду, катионы водорода – к катоду. У анода концентрация серной кислоты увеличивается, у катода – уменьшается. Уменьшение концентрации кислоты в катодном пространстве равно ее увеличению в анодном.

Оборудование и реактивы. Источник постоянного тока; реостат; амперметр; штатив с лапами – 2 шт.; графитовые электроды – 2 шт.; свинцовые электроды – 2 шт.; стакан химический объемом 100 мл – 2 шт.; стакан химический объемом 500 мл – 1 шт.; стакан химический объемом 50 мл – 1 шт.; бюретка с краном объемом 25 мл – 2 шт.; бюретка с шариком объемом 25 мл – 1 шт.; мерная пипетка (Мора) объемом 20 мл – 1 шт.; мерная пипетка объемом 50 мл – 1 шт.; мостик электролитический с краном – 1 шт.; колба коническая объемом 250 мл – 2 шт.; мерный цилиндр объемом 50 мл – 1 шт. наждачная бумага; серная кислота – 1 н. раствор; серная кислота – 0,02 н. раствор; груша; гидроксид натрия – 0,02 н. раствор; фенолфталеин.

Выполнение работы

1. В химические стаканы объемом 50 мл мерной пипеткой отобрать по 50 мл 0,02 н. раствора серной кислоты.

2. В стаканы поместить электролитический ключ.

3. Открыть кран ключа и при помощи груши заполнить его 0,02 н. раствором серной кислоты, после чего закрыть кран ключа.

4. Свинцовые электроды зачистить наждачной бумагой и поместить их в химические стаканы объемом 50 мл с 0,02 н. раствором серной кислоты.



5. В химический стакан объемом 500 мл налить около 450 мл 1 н. раствора серной кислоты.

6. В химический стакан объемом 500 мл с серной кислотой опустить две бюретки с краном и графитовые электроды так, как показано на рис. 8. При помощи груши заполнить бюретки 1 н. раствором серной кислоты до середины бюретки и отметить уровень жидкости в каждой бюретке. Краны бюреток закрыть.

7. Оформить установку в соответствии с рис. 8.

8. Включить ток при максимальном сопротивлении реостата.

9. Установить значение силы тока 7 - 10 А.

10. Вести электролиз в течение часа.

11. Выключить ток.

12. Открыть кран электролитического мостика.

13. При помощи мерного цилиндра измерить объем жидкости в катодном и анодном пространстве (стакан объемом 50 мл № 1).

14. Из катодного пространства мерной пипеткой объемом 20 мл в две конические колбы объемом 250 мл отобрать 2 пробы.

15. К пробам добавить по 4 капли фенолфталеина.

16. Оттитровать пробы 0,02 н. раствором гидроксида натрия.

17. Из анодного пространства мерной пипеткой объемом 20 мл в две конические колбы объемом 250 мл отобрать 2 пробы.

18. К пробам добавить по 4 капли фенолфталеина.

19. Оттитровать пробы 0,02 н. раствором гидроксида натрия.

Содержание протокола лабораторной работы

Электролит _______________.

Исходная концентрация электролита C₀ = ______ н.

Температура Т = ________°С.

Атмосферное давление Р_атм = _________ мм рт. ст.

Объем 1 н. раствора серной кислоты в бюретках до начала электролиза

V₁ = ________ мл; V₂ = ________ мл;

Сила тока __________ А

Продолжительность электролиза _____ мин.

Уровень 1 н. раствора серной кислоты в бюретках по окончании электролиза

V^*₁ = ________ мл; V^*₂ = ________ мл;

h₁ = ________ мм; h₂ = ________ мм

Концентрация титранта (гидроксида натрия)

C_T = ________ н.

Объем раствора в катодном пространстве

V_K = __________ мл

Объем пробы, взятой для анализа V_a,K = ______ мл

Объем титранта = ________ мл

= ________ мл.

Средний объем титранта = ______ мл

Объем раствора в анодном пространстве V_А = __________ мл

Объем пробы, взятой для анализа V_a,A = ______ мл

Объем титранта = ________ мл

= ________ мл.

Средний объем титранта = ______ мл

Обработка результатов эксперимента

Вычислить равновесную концентрацию электролита в катодном пространстве:

.

Вычислить равновесную концентрацию электролита в анодном пространстве:

.

Вычислить убыль вещества в катодном пространстве:

, моль.

Вычислить прибыль вещества в анодном пространстве:

, моль.

Вычислить объем выделившегося кислорода: .

Рассчитать давление газа в бюретке:

,

где – давление насыщенного пара воды при данной температуре, мм рт. ст.; h₂/13,6 – гидростатическое давление столба жидкости в бюретке, мм рт. ст.

Вычислить количество эквивалентов газа, которое соответствует количеству электричества, прошедшего через раствор, т.к. 1 фарадей электричества переносит 1 эквивалент вещества:

,

где n – согласно закону эквивалентов – количество вещества, разложившееся под действием заданного количества электричества

Давление газа следует перевести в Па (760 мм рт.ст. = 1,013·10⁵Па), объем газа – в м³ (1 мл = 10⁻⁶ м³).

Рассчитать число переноса сульфат-иона: и катиона водорода: .

Проверить правильность определения чисел переноса: .

Содержание отчета по лабораторной работе

1. Название работы.

2. Цель работы.

3. Ход эксперимента.

4. Экспериментальные данные (см. протокол к лабораторной работе).

5. Обработка экспериментальных данных.

6. Вывод.