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: 19 из 38

Лабораторная работа № 12. Определение стандартных электродных потенциалов

Цель работы: определить стандартный электродный потенциал металлического электрода.

Сущность работы: стандартный электродный потенциал вычисляют по уравнению Нернста по данным ЭДС, и данных о значении  и ^о электрода сравнения. Полученный результат сопоставляют со справочными данными.

Оборудование и реактивы. Потенциометр (иономер); электроды: медный, цинковый и свинцовый; хлорсеребряный электрод сравнения; химический толстостенный стакан объемом 75 мл – 4 шт. (для солей цинка, свинца, меди и насыщенного раствора нитрата калия); химический стакан объемом 50 мл – 5 шт. (для разбавленных растворов соли металла); мерные колбы объемом 100 мл – 5 шт. (для приготовления разбавленных растворов соли металла); пипетка Мора объемом 50 мл; электролитический мост, заполненный насыщенным раствором нитрата калия; сульфат меди – раствор концентрацией 0,5 моль/кг; сульфат никеля, 0,5 н. раствор; нитрат свинца, 0,5 н. раствор; хлорид калия – насыщенный раствор; нитрат калия – насыщенный раствор; наждачная бумага.

Выполнение работы

Вариант 1

1. Наждачной бумагой тщательно зачистить металлические электроды: медный, цинковый или свинцовый (по указанию преподавателя);

2. Из исходного раствора по заданию преподавателя путем разбавления приготовить растворы следующих рекомендуемых концентраций 0,2; 0,1; 0,05; 0,02; или 0,01 моль/кг.

3. Собрать схему: . Хлорсеребряный электрод подключить к клемме «+» потенциометра, медный, цинковый и свинцовый – к клемме «–». Растворы соединить электролитическим мостиком.

Если стрелка амперметра блока чувствительности отклонилась в отрицательную сторону, то этот факт отметить и поменять местами клеммы электродов. В этом случае значение Е_изм < 0.

4. Измерить с помощью потенциометра с точностью до 0,1 мВ электродвижущую силу элемента Е_изм.

А) установить переключатель чувствительности в положение «1».

Б) первую слева ручку магазина сопротивлений поворачивать вправо до того момента, когда стрелка амперметра блока чувствительности покажет «0».

В) установить переключатель чувствительности в положение «2».

Г) вторую слева ручку магазина сопротивлений (верхний ряд) поворачивать вправо до того момента, когда стрелка амперметра блока чувствительности покажет «0».

Д) повторить для положений чувствительности «3» и «4», каждый раз выводя стрелку на «0».

Е) в окошках магазина сопротивлений считать значение ЭДС, мВ.

5. Значение Еизм занести в таблицу экспериментальных данных.

Вариант 2

1. В маркированный химический стакан объемом 75 мл отобрать раствор сульфата меди, сульфата цинка или нитрата свинца (по заданию преподавателя).

2. Из исходного раствора соли металла приготовить 5 последовательно разбавленных в два раза растворов. В мерную колбу № 1 объемом 100 мл отобрать из маркированного стаканчика 50 мл раствора, довести объем жидкости в колбе до метки дистиллированной водой, закрыть колбу пробкой и перемешать, переворачивая колбу не менее 40 раз. Из мерной колбы № 1 в мерную колбу объемом 100 мл № 2 отобрать мерной пипеткой 50 мл приготовленного раствора, довести объем жидкости в колбе до метки дистиллированной водой, закрыть колбу пробкой и перемешать, переворачивая колбу не менее 40 раз. Из мерной колбы № 2 в мерную колбу объемом 100 мл № 3 отобрать мерной пипеткой 50 мл приготовленного раствора, довести объем жидкости в колбе до метки дистиллированной водой, закрыть колбу пробкой и перемешать, переворачивая колбу не менее 40 раз и.т.п.

3. Кусочком наждачной бумаги тщательно зачистить металлический электрод: медный, цинковый или свинцовый.

4. Отобрать приготовленные растворы в маркированные химические стаканы объемом 50 мл.

5. В отдельный маркированный химический стакан объемом 50 мл отобрать насыщенный раствор нитрата калия.

6. Погрузить зачищенный металлический электрод в раствор соли металла концентрацией 0,01 моль/кг.

7. В стакан с насыщенным раствором нитрата калия поместить хлорсеребряный электрод.

8. Подключить иономер к электрический сети и нажать кнопку «вкл.»

9. К клемме «изм.» иономера присоединить металлический электрод, к клемме «вспом.» - хлорсеребряный электрод.

10. Замкнуть электрохимическую цепь при помощи электролитического мостика – П-образной стеклянной трубки, заполненной насыщенным раствором нитрата калия.

11. На табло прибора прочитать значение ЭДС, которое занести в таблицу экспериментальных данных.

12. Достать металлический электрод из раствора, протереть его насухо кусочком фильтровальной бумаги и погрузить в раствор концентрацией 0,02 моль/кг.

13. По новой замкнуть электрохимическую цепь при помощи электролитического мостика.

14. Определить значение ЭДС и занести его в таблицу экспериментальных данных.

15. Повторить п.п.12, 13 с другими концентрациями раствора соли металла.

Содержание протокола лабораторной работы

Название электролита и его формула.

Концентрация раствора соли металла (указана на емкости с электролитом).

Схема гальванического элемента: (вместо Me и MeAn вписать свои данные).

Температура проведения эксперимента.

Таблица экспериментальных данных.

Элемент	С соли металла, моль/кг	ЭДС, мВ

Обработка результатов эксперимента

1. Величину вычислить по формуле

, если φизм > 0

или , если φизм < 0.

2. Для нахождения потенциала хлорсеребряного электрода при температуре опыта следует воспользоваться формулой:

.

3. Стандартный электродный потенциал вычисляют из уравнения Нернста:

,

где  стандартный потенциал металлического электрода;  активность иона данного металла, которую вычисляют по формуле: ;  средний ионный коэффициент активности, который рассчитывают в зависимости от значения ионной силы раствора по уравнениям:

при значении I < 0,05 моль/кг

и при значении I > 0,05 моль/кг,

где z₊ и z₋ – заряд катиона и аниона соответственно.

6. Погрешность вычисления стандартного потенциала по экспериментальным данным φ⁰_(эксп) вычисляют по уравнению:

,

где φ(изм) – погрешность измерения потенциала, φ(изм) = 1 мВ; С – погрешность приготовления раствора, С = 0,01; Т - погрешность измерения температуры, Т = 1 К.

7. Вычислить расчетную погрешность определения стандартного потенциала φ^o(расч) по формуле:

φ^o(расч) = |φ^o(эксп)  φ^o(табл)|,

φ⁰_(табл) – берут из справочника.

8. Полученные данные занести в таблицу:

Электрод	С, моль/кг	γ±	φo(эксп)	φo(табл)	φo(эксп)	φo(расч)

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.