Экспериментальная часть Лабораторная работа 1 определение электродвижущих сил гальванических элементов

ЦЕЛЬ РАБОТЫ: приготовление гальванического элемента и измерение его ЭДС при заданных концентрациях солей. Сравнение полученных результатов с теоретическими.

ПРИБОРЫ И РЕАКТИВЫ: 0,1н растворы ZnSO₄, CuSO₄; 0,1н, 1,0н и насыщенный растворы KCl; 0,01н и 0,1н растворы AgNO₃; насыщенный раствор KNO₃; цинковый, медный, хлоридсеребряный и каломельный электроды; потенциометр Р-304 или аналогичный; 2 стакана на 50 мл; специальные сосуды для электродов с сифонами; соединительные провода; гальванометр, элемент Вестона, батарея или блок питания для потенциометра.

Методика эксперимента

Для работы составляют следующие гальванические элементы:

1. Элемент Якоби–Даниеля:

Zn | ZnSO₄ (0,1н) | KCl_(нас) | CuSO₄ (0,1н) | Cu;

2. Элемент для определения потенциала цинка:

Zn | ZnSO₄ (0,1н) | KCl_(нас) | KCl (1,0н), Hg₂Cl₂ | Hg;

3. Элемент для определения потенциала меди:

Hg | Hg₂Cl₂ KCl (1,0н) | KCl_(нас) | CuSO₄ (0,1н) | Cu;

4. Серебряный концентрационный элемент:

Ag | AgNO₃ (0,01н) | KNO_3(нас) | AgNO₃ (0,1н) | Ag;

5. Элемент, состоящий из электродов первого и второго рода:

Ag | AgCl, KCl (0,1н) | KNO_3(нас) | AgNO₃ (0,1н) | Ag.

Солевые мостики, в качестве которых служат насыщенные растворы KCl и AgNO₃, необходимы для того, чтобы свести к минимуму диффузионные потенциалы, возникающие на границе соприкосновения двух солей. Приступая к работе, прежде всего составляют элемент Якоби–Даниеля. Для этого в один из сосудов наливают 0,1н CuSO₄ и опускают медный электрод, в другой – 0,1н ZnSO₄ и опускают цинковый электрод. Пробки с электродами должны герметически закрывать сосуды. Сифоны должны быть заполнены соответствующими растворами без пузырьков воздуха. Концы сифонов погружают в стакан с насыщенным раствором хлорида калия.

Для определения потенциалов электродов соответствующие электроды в элементе Якоби–Даниеля заменяют каломельным, потенциал которого рассчитывают по уравнению (12).

Для приготовления элемента 4 проделывают операции, подобные операциям при составлении 1-го элемента.

При сборке 5-го элемента из элемента 4 удаляют сосуд с 0,01н AgNO₃ и помещают сосуд с хлоридсеребряным электродом в 0,1н растворе KCl (возможно использование заводских электродов ЭВЛ-1, ЭВЛ-1М и т.п.).

После измерения ЭДС элементов и потенциалов электродов рассчитывают те же величины по уравнению (13), исходя из табличных данных стандартных потенциалов. Для сравнения опытных и теоретических значений рассчитывается величина абсолютной и относительной погрешностей.

Из данных измерений ЭДС последнего элемента определяют растворимость хлорида серебра С:

;,

где П_AgCl – произведение растворимости AgCl;

и – активности ионов взятых растворов (для используемых концентраций активности равны, соответственно 0,077 и 0,079);

С – растворимость хлорида серебра.

Отчет по работе

Отчет должен содержать:

– теоретическое обоснование экспериментальной части работы;

– методику эксперимента;

– расчет электродвижущей силы для каждого гальванического элемента из экспериментальных данных;

– расчет электродвижущей силы для каждого гальванического элемента из теоретических данных;

– расчет растворимости хлорида серебра и сравнение со справочным значением;

– расчет ошибки измерения искомых величин;

– мотивированное обоснование различия экспериментальных и теоретических данных.