Экспериментальная часть

Цель работы: установление чисел переноса ионов серной кислоты.

Схема установки для определения чисел переноса изображена на рисунке 2.

Вместо медного кулонометра можно использовать газовый или любой другой. Одновременное применение миллиамперметра и кулонометра обусловлено тем, что с помощью первого ведется грубое регулирование тока, а по второму определяется точное количество электричества, прошедшего в цепи за время опыта.

Опыт проводится в такой последовательности. Вначале устанавливают точное значение концентрации серной кислоты. Для этого исходный раствор серной кислоты титруют 0,1 н NaOH с метиловым оранжевым в качестве индикатора. Из трех титрований находят среднее значение г-экв серной кислоты в исходном растворе. Затем кислоту помещают в ячейку с электролитическим ключом и погружают туда свинцовые электроды. Для электролиза следует собрать установку согласно рисунка 2 и обратиться к преподавателю для проверки правильности подключения. Затем с помощью реостата источника питания устанавливают ток около 50 мА. В дальнейшем силу тока стараются сохранить постоянной. Электролиз ведут в течение часа. Затем, выключив ток, по отдельности сливают растворы из катодного и анодного пространств. Для нахождения концентрации кислоты после опыта снова выполняют титрование. Зная титр и объем щелочи, использованной на титрование кислоты до и после опыта, а также общее количество кислоты, можно рассчитать степень изменения количества ионов водорода в катодном пространстве. Кулонометр измеряет общее количество электричества Q, протекшего в цепи за время электролиза. Изменение концентрации кислоты в катодном пространстве определяется выражением

ΔC_k = - , (1.8)

где Q/F – количество ионов водорода, восстановившихся при электролизе, г-экв;

Q_H/F – количество ионов водорода, перешедших из анодного пространства в катодное, г-экв.

Рис.2 Электрическая цепь для измерения чисел переноса.

1. Источник питания;

2. Миллиамперметр;

3. Медный кулонометр;

4. Ячейка с электролитическим ключом.

Уравнение (2.8) можно преобразовать

(N₁V₁ – N₂V₂) * 10^-3 = -

или

t_Н = = 1 + , (1.9)

где N₁ и N₂ – нормальности раствора до и после опыта соответственно;

V₁ и V₂ – объем катодной жидкости до и после опыта, мл.

Если использован медный кулонометр, то количество пропущенного электричества Q (Кл) находим по уравнению

iτ = Q = ,

где Δm – изменение массы катода, мг;

k – электрохимический эквивалент меди, мг/Кл.

Найдя Q и изменение концентрации кислоты в катодам пространстве (г-экв), рассчитываем по уравнению (1.9) число переноса иона водорода, а затем по уравнению t = 1 – t_H+ - число переноса сульфат-иона.

Все экспериментальные данные сводят в таблицу:

Кулонометрические измерения

Концентрация кислоты

Объем кислоты

Число переноса для ионов

Масса катода m,г

Привес катода Δm, г

Q, Кл

До опыта C1, г-экв

После опыта С2, г-экв

водорода

сульфата

До опыта

После опыта