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.