Порядок выполнения работы

 

1. Тщательно вымытый стаканчик на 50 см³ устанавливают в штатив модуля и наливают в него примерно 40 см³ заранее приготовленного буферного раствора (рекомендуется стаканчик и электроды предварительно ополоснуть буферным раствором). Стаканчик закрывают крышкой и устанавливают стеклянный и хлоридсеребрянный электроды и термодатчик.

2. Подключают электроды и термодатчик.

3. После установления равновесия (равновесие устанавливается в течение 3–5 минут) производят измерение ЭДС составленного гальванического элемента.

4. Повторяют опыт с другими приготовленными растворами. Полученные данные заносят в таблицу.

5. Заменяют стеклянный электрод на платиновый или золотоуглеродистый и повторяют всю серию опытов (согласно п. 1–4) с той лишь разницей, что в каждый раствор добавляют небольшое количество хингидрона. (Время установления равновесия после добавления хингидрона составляет примерно 2–3 минуты).

6. Проводят расчет значений pH растворов, полученных двумя способами и сравнивают результаты расчетов между собой.

 

Рекомендуемый вид таблицы

Раствор	Стеклянный электрод		Хингидронный электрод		Сходимость, %
	E, В	pH	E, В	pH
Буфер
№ 1
…

 

 

Работа № 5

 

Определение ЭДС гальванического элемента

И потенциалов отдельных электродов

В зависимости от концентрации растворов

Цель работы

Усвоить теоретические сведения о природе электрохимического потенциала, влиянии ряда факторов на его величину; освоить методику экспериментального определения величины ЭДС гальванического элемента и потенциалов отдельных электродов; изучить зависимость потенциала электрода от концентрации электролита; сравнить полученные данные с теоретическими расчетами.

 

Вопросы коллоквиума

1. Причины возникновения скачка потенциала на границе проводник первого рода – электролит.

2. Физический смысл величины электродного потенциала. Стандартный электродный потенциал. Связь величины ЭДС гальванического элемента с термодинамическим потенциалом.

3. Зависимость электродного потенциала и ЭДС гальванического элемента от концентрации электролита (уравнение Нернста). Вывод уравнения Нернста.

4. Типы электродов.

5. Концентрационные гальванические элементы.

 

Приборы и реактивы

 

1. Потенциометр постоянного тока P 363;

2. Насыщенный раствор KCl;

3. Соли для приготовления электролита (CuSO₄ ∙5H₂O, ZnSO₄∙7H₂O);

4. Сосуды для электродов – 2шт., электроды (медный и цинковый) с присоединенными к ним проводниками – 2 шт.;

5. Мерные цилиндры на 100 см³ – 2 шт., лабораторная посуда.

Методика выполнения работы и её обоснование

 

Принципиальная схема установки

Экспериментальная установка для определения величины ЭДС гальванического элемента и потенциалов отдельных электродов включает в себя электролитическую ячейку и изображенный на рисунке потенциометр постоянного тока P 363.

Потенциометр состоит из трех блоков: измерительного блока (БИ), автокомпенсатора напряжения (АК), блока усилителя и стабилизатора напряжения (СН).

Подготовка потенциометра к работе

Осматривают панель блока измерения (БИ) и блока автокомпенсатора (АК). Два ряда (U₁ и U₂) измерительных декадных переключателей (блок БИ) должны быть установлены на отметке 0. В зависимости от того, какие клеммы используются в работе (X₁ или X₂), измерения производят с помощью соответствующего ряда декадных переключателей (U₁ или U₂). Кнопка “измерение” блока (АК) должна быть в отжатом положении, ручку чувствительности блока (АК) устанавливают в положение 1.

Включают все блоки потенциометра в сеть и прогревают их перед началом измерения не менее 40 минут.

Порядок работы на потенциометре

(ручка чувствительности блока АК находится в положении 1)

1. Соблюдая полярность подключают источник измерения ЭДС к зажимам X₁, ставят переключатель рода работы в положение X₁ (блок БИ).

2. Нажимают и зафиксируют кнопку “измерение” на блоке АК.

3. Посредством декадного переключателя И₁ (блок БИ) компенсируют измеряемую ЭДС так, чтобы стрелка выходного прибора блока АК была подведена к нулю.

4. Переводят ручку чувствительности блока АК в положение 2 и посредством декадного переключателя И₂ компенсируют измеряемую ЭДС. (подобно п.3).

5. Переводят ручку чувствительности в положение 3 и посредством декадного переключателя И₃ компенсируют измеряемую ЭДС.

6. Последовательно увеличивая чувствительность переключением до положения 5 и, компенсируя декадными переключателями И₄ – И₅, заканчивают измерение ЭДС гальванического элемента.

7. По окончании измерения производят отсчет (записывают показания с декадных переключателей) измеряемой ЭДС.

8. Возвращают переключатель “чувствительность” блока АК в положение 1.

9. Ставят декадные переключатели И₁ – И₅ в положение 0. После выполненных операций 8 и 9 можно производить отключение источника измеряемой ЭДС и другие работы по подготовке к следующим замерам.

10. Для определения потенциалов отдельных электродов, подключают к потенциометру на клеммы X₁ контакты от исследуемого и вспомогательного электродов и проводят измерение подобно п.1–9.