5.4.2. Обработка экспериментальных данных

Измерьте температуру воздуха в помещении (Т). Примите, что использованные в работе растворы имеют такую же температуру и выполните расчеты изменения термодинамических функций для исследованных элементов.

Для элемента Якоби- Даниеля определите следующие показатели: G(Т), S(Т), H(Т), а также термодинамическую константу равновесия К_а; для концентрационного элемента оцените G(298) и К_а.

Расчет G(T) выполняют по уравнению:

G(T) = - zFE(T) (5.1)

Расчет S(Т) можно выполнить после дифференцирования по температуре соотношения (5.1):

(5.2)

Учитывая, что получаем

S(Т) = (5.3)

В узком диапазоне температур температурная зависимость напряжения гальванического элемента близка к линейной. Поэтому можно принять, что

(5.4)

Величину Е для отдельного электрода по отношению к стандартному водородному электроду при температуре отличной от 25 ^оС можно рассчитать, пользуясь табличными данными для температурного коэффициента по уравнению:

Е(t ^о C) = Е^о(25 ^оC) + (dЕ/dt)  (t –25) (5.5)

Для медного и цинкового электродов значения (dЕ/dt) равны соответственно +0,01 и +0,10 мВград^-1, величина (dЕ/dt) для элемента Якоби –Даниеля равна - 0,43 мВград^-1.

Расчет H(Т) нетрудно выполнить по формуле:

H(Т) = G(T) + ТS(Т) (5.5)

Расчет константы равновесия выполните по формуле:

(5.6)

5.4.3. Электролиз

Выполните опыты в стеклянном электролизере U- образной формы с использованием в качестве проводников первого рода графитовых стержней.

Опыт 3. Электролиз Na₂SO₄.

В левое колено электролизера поместите графитовый стержень, помеченный знаком "+" и прилейте 0,5 М раствор Na₂SO₄ в количестве достаточном для смачивания примерно трети поверхности стержня. В этом колене электролизера будет находиться анод. В открытое колено введите 2-3 капли– раствора фенолфталеина и вставьте другой графитовый стержень, помеченный знаком "-", – полученный электрод будет катодом. Введите в анодное пространство 2-3 капли метилоранжа. Подайте на электроды напряжение, учитывая, что катод должен быть подключен к отрицательному, а анод- к положительному полюсам источника питания.

Выполняйте электролиз до появления окраски индикаторов в коленах электролизера. Объясните причину изменения окраски индикаторов и напишите уравнения электродных процессов. Сделайте выводы.

Опыт 4. Электролиз CuCl₂

В левое колено электролизера поместите графитовый стержень, помеченный знаком "+" и прилейте 0,5 М раствор CuCl₂ в количестве достаточном для смачивания примерно трети поверхности стержня. В этом колене электролизера будет находиться анод. В открытое колено электролизера вставьте другой графитовый стержень, помеченный знаком "-", – полученный электрод будет катодом. Подайте на электроды напряжение, учитывая, что катод должен быть подключен к отрицательному, а анод- к положительному полюсу источника питания.

Выполняйте электролиз до образования на катоде осадка металлической меди. Отсоедините электроды от источника питания и измерьте напряжение на электродах. Напишите уравнения электродных реакций, протекающих при электролизе. Предложите схему цепи гальванического элемента, который получился в результате электролиза. Рассчитайте теоретическое значение напряжения этого элемента.