Вивчення процесів що протікають у гальванічному елементі

Лабораторна робота №11. Вивчення процесів що протікають у гальванічному елементі

Мета роботи: виміряти електоро - рушійну силу (ЕРС) мідно-цинкового елемента за двох температур та знайти його термодинамічні характеристики. Визначити потенціали мідного, цинкового та свинцевого електродів і порівняти їх з розрахунковим значенням. Визначити добуток розчинності галогеніду срібла. Опис лабораторної установки Лабораторна установка для вимірювання електрорушійної сили гальванічних елементів і електродних потенціалів містить ємності з мідним, свинцевим, цинковим та каломельним електродами, зануреними у відповідні розчини електролітів різної концентрації та допоміжну ємність з розчином хлориду калію. Для визначення температурної залежності ЕРС гальванічного елемента в установку подається теплоносій від лабораторного термостата. Вимірювання ЕРС гальванічних елементів проводять з допомогою потенціометра або вольтметра постійного струму з великим внутрішнім опором. Протокол досліду Схема ланцюга Еексп., В Ерозр., В δ, % 1.(-) Zn|ZnSO4(0,1 н.)⁞⁞CuSO4(0,1 н.)|Cu (+) 0,998 1,088 8,27 2.(-) Zn| ZnSO4(1 н.)⁞⁞CuSO4(1 н.)|Cu (+) (Т=291 К) 1,086 1,088 0,18 1.E0=ф0 п-ф0 л=0,337-(-0,763)=1,1B Е=Е0-(RT/2F)=1,1-(8,314*291)/(2*96485)=1,088B % 2. E0=ф0 п-ф0 л=0,337-(-0,763)=1,1B Е=Е0-(RT/2F)=1,1-(8,314*291)/(2*96485)=1,088B  грмравмрвша8кунргшупмгшупмгпвумгіпвмпгшсмпвгпагурауркашгругарцугвціосоорслапаовмночпмнчпмпгмпгмпанрпиргерпеошиоушщкпагрвшщівсмашрсврчіоляфчосмроасвлчідвщашгкарвслочсмпмкнгшвідфлсторпчвіцукенгшщзщшгнекуівапро мпапгагцпугашпцуаггшцпау ивпмнв апупан рара

Схема ланцюга Е, В Φексп ,В Φрозр.,В δ, % 1.(-) Hg|Hg2Cl2|KCl(нас.)⁞⁞CuSO4|Cu (+) 0,090 0,332 0,325 2,15 2.(-) Zn|ZnSO4⁞⁞KCl(нас.)|Hg2Cl2|Hg (+) 1,040 -0,799 -0,776 2,96 3.(-) Pb|Pb(NO3)2⁞⁞KCl(нас.)|Hg2Cl2|Hg 0,350 -0,109 -0,139 21,58 1. E=фп-фл Φексп=E+ фл=0,090+0,2415=0,332B Φрозр= ф0-(RT/zF)=0,337-((8,314*2910)/(2*96485))=0,325B % 2. E=фп-фл Φексп= фп -E=0,2415-1,040=-0,799B Φрозр= ф0-(RT/zF)=-0,763-((8,314*2910)/(2*96485))=-0,776B % 3. E=фп-фл Φексп= фп -E =0,2415-0,350=-0,109B Φрозр= ф0-(RT/zF)=-0,126-((8,314*2910)/(2*96485))=-0,139B

Схема ланцюга Е, В ln(γ1m1γ2m2) LAgX (-)Ag|AgCl|KCl⁞⁞AgNO3|Ag(+) 0,565 -1,351 4,24 ∗ 10−11 ln(γ1m1γ2m2)=(0,429*1,0*0,604*1,0)=-1,351 Контрольні питання 1. Елемент Даніеля – хімічний елемент з переносом іонів. Для запису реакції, яка протікає в даному елементі, слід від реакції на правому (додатному) електроді відняти реакцію на лівому (від’ємному): Cu2+ + 2e = Cu - (Zn2+ + 2e = Zn) Cu2+ + 2e - Zn2+ - 2e = Cu – Zn Після скорочення і переносу символів зі знаком «-», дістанемо: Zn + Cu2+ = Zn2+ + Cu В елементі Даніеля розчини електролітів розділені напівпроникною мембраною, через яку можуть переміщуватись іони. 2. Робота гальванічного елемента характеризується його електрорушійною силою (ЕРС), яку можна визначити за різницею потенціалів катоду і аноду: чим більша ця різниця тим більша ЕРС гальванічного елемента. Електрорушійна сила даного елемента: E=ϕпоч-ϕкінц. 3. Абсолютні значення електродних потенціалів визначити неможливо, тому їх вимірюють відносно стандартного водневого електрода, потенціал якого умовно прийнято за нуль Е0Н+/Н2 = 0 В. для експериментального визначення електродних потенціалів вимірюють ЕРС гальванічного елемента одним електродом якого є досліджуваний, а другим – водневий ЕРС, яка при цьому виникає, дорівнює потенціалу досліджуваного електрода. 4. Тип :лектрод першого роду 5. Щоб знайти температурний коефіцієнт потрібні такі експериментальні дані як ЕРС гальванічного елемента, при різних температурах(Е1, Е2) і температури (Т1, Т2). 6. Максимальна корисна робота гальванічного елемента дорівнює електричній роботі: Wmax = -∆G = z∙F∙E 7. Ентропія не зменшується; розрахунок проводять за рівнянням: – розрахунок електрорушійної сили. (-)Ag⎤ ACl⎤KCl⋮⋮AgNO3⎥ Ag(+) 9.Добуток розчинності AgX знаходять з рівняння для е.р.с отриманого концентраційного гальванічного елемента. Для цього нам потрібно: γ1 і γ2 – середні іонні коефіцієнти активності розчинів KX і AgNO3,m1 і m2 – моляльність розчинів, R-універсальна газова стала, Т-температура, Ее. р. с, F- число Фарадея(96487 Кл/моль). 10. Тому, що іони K+ і Cl- , NO3- мають приблизно однакову рухливість, а Na+ в 2 рази меншу. 11. Тому , що KCl прореагує розчином AgNO3