2 часть Лабораторный практикум ФизХимия

∆G = −zFE, ∆G = ∆H +T ∂∆G ,∂T p

	∂E
			,	∆H = ∆G +T∆S.
∆S = zF	∂T
		P
Температурный коэффициент				∂E
				можно определить, измеряя
				∂T P

ЭДС элемента при разных температурах.

Гальванический элемент для данной работы может быть составлен из любых электродов, например цинкового, хлорсеребряного, окислительновосстановительного железного электрода и другие. Каждый из элементов оформлен в виде U-образной трубки с краном в нижней ее части, разделяющим два полуэлемента. Заданный преподавателем элемент студент получает у лаборанта. Элемент закрепляют в штативе и погружают в термостат. Начинают измерения при температуре термостата близкой к комнатной. Первое измерение ЭДС проводят через 10 мин. термостатирования. Измерения повторяют через 3-5 мин. для установления постоянных значений ЭДС. Затем проводят описанным способом еще 5-6 измерений ЭДС при других температурах в пределах от комнатной до 4050 0С, поднимая каждый раз температуру термостата на 3-5 градуса. По окончании измерений нужно охладить воду в термостате до комнатной температуры.

По экспериментальным значениям ЭДС строят график зависимости

	∂E		∆E
ЭДС от температуры и определяют значение производной
	∂T P		∆T
по тангенсу угла наклона прямой.

Полученное значение температурного коэффициента, найденное не по стандартным значениям ЭДС, не может служить непосредственно для расчета стандартных термодинамических характеристик химической реакции, протекающей в гальваническом элементе. Для нахождения ∆S°, ∆G° и ∆H° необходимо провести дополнительную обработку экспериментальных данных.

1)		∂E	и значение Е при 298
	По графику Е = ƒ( Т ) вычислить
		∂T P

К(250С).

2)Найти в табл.IV.3 стандартные потенциалы двух электродов, составляющих исследуемый элемент, составить схему элемента, записать реакцию, протекающую в элементе, и вычислить стандартное значение

ЭДС: E 0 = ϕ20 − ϕ10

51

www.mitht.ru/e-library

3) Вычислить из уравнения для ЭДС элемента значение члена, содержащего активности ионов в исследуемых растворах. Для небольшого интервала температур, который используется в данной работе, можно считать, что активности не зависят от температуры. Поэтому уравнение

E =E0 + RTzF ln Πa ,

где Πа произведение активностей ионов в элементе, выражает линейную зависимость: Е=Е0+bТ,

где b = zFR ln Πa .

Зная Е и Е0 при 298 К, можно найти значение b.

4)Используя значение b и найденное из графика Е=f(Т) значение

∂E

, найти

∂E0

Для

этого

можно

использовать следующие

.

∂T P

∂T

P

соотношения:

Е = Е0 + bТ,

∂E

∂E 0

+ b,

∂E 0

∂E

− b

=

=

∂T

∂T P

∂T P

P

∂T P

Для защиты работы необходимо:

-записать схему гальванического элемента, реакции, протекающие на электродах и в элементе, выражение для ЭДС,

-построить график в координатах E=f(T) и определить значение температурного коэффициента,

		∂E°			0		0
- рассчитать				и Е		при 25		С, рассчитать значения ∆S°, ∆G°,
		∂T P

∆H°.

- определить QЭ/Х и сделать выводы относительно источников электрической работы данного элемента.

52

www.mitht.ru/e-library

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1.Краткий справочник физико-химических величин. /Под ред. А.А. Равделя и А.М. Пономаревой. – СПб.: Специальная литература, 1998. – 232 с.

2.Беляев Б.А., Зобнина А.Н., Минина Н.Е., Ткаченко О.Ю.

Химическая термодинамика: Лабораторный практикум. Часть I. Теоретические основы лабораторных работ. Под общей ред. проф. Флида В.Р.- М.: ИПЦ МИТХТ им. М.В.Ломоносова, 2007. – 52 с.

3.Физическая химия. В 2 кн. / Под ред. К.С. Краснова – 3 изд., испр.

– М.: Высш. шк., 2001.

4.Даниэльс Ф., Олберти Р. Физическая химия. – М.: Мир, 1978. – 645 с.

5.Стромберг А.Г., Семченко Д.П. Физическая химия. – М.: Высш.

шк., 1988. – 496 с.

6.Лекции по разделу «химическая термодинамика».

53

www.mitht.ru/e-library

		ОГЛАВЛЕНИЕ
ТЕМА I.		ТЕРМОХИМИЯ...............................................................	4
I.1.	ОПИСАНИЕ УСТРОЙСТВА КАЛОРИМЕТРА ..................................................		4
I.2.	ПОРЯДОК РАБОТЫ С КАЛОРИМЕТРОМ И КСП-4 ........................................		6
I.3.	ПОРЯДОК РАБОТЫ С КАЛОРИМЕТРОМ И ИОНОМЕРОМ И-500 ....................		7
I.4.	ПОРЯДОК РАБОТА НА УСТАНОВКЕ «ЭКСПЕРТ-001»..............................		8
I.5.	ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПОСТОЯННОЙ КАЛОРИМЕТРА..........................................		10
I.6.	ОБРАБОТКА РЕЗУЛЬТАТОВ КАЛОРИМЕТРИЧЕСКИХ ИЗМЕРЕНИЙ И
	ПРОВЕДЕНИЕ РАСЧЕТОВ...........................................................................		11
I.7.	ОПРЕДЕЛЕНИЕ ТЕПЛОТЫ РАСТВОРЕНИЯ СОЛИ В ВОДЕ............................		12
I.8.	ОПРЕДЕЛЕНИЕ ТЕПЛОТЫ РЕАКЦИИ НЕЙТРАЛИЗАЦИИ .............................		14
I.9.	ОПРЕДЕЛЕНИЕ ТЕПЛОТЫ НЕЙТРАЛИЗАЦИИ СЛАБОЙ КИСЛОТЫ СИЛЬНЫМ
	ОСНОВАНИЕМ ..........................................................................................		16
I.10. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ТЕПЛОТЫ ОБРАЗОВАНИЯ КРИСТАЛЛОГИДРАТА ...............			17
ТЕМА II.		ХИМИЧЕСКОЕ РАВНОВЕСИЕ..................................	19
II.1. ОПРЕДЕЛЕНИЕ КОНСТАНТ РАВНОВЕСИЯ РЕАКЦИИ
	КОМПЛЕКСООБРАЗОВАНИЯ......................................................................		19
II.1.1.		Приготовление серии растворов..............................................	21
II.1.2.		Определение константы устойчивости..................................	22
II.1.3.		Изучение зависимости константы устойчивости комплекса
		от температуры........................................................................	22
II.2. ВЛИЯНИЕ ТЕМПЕРАТУРЫ НА РАВНОВЕСИЕ В СИСТЕМЕ ЖИДКОСТЬ - ПАР23
II.2.1. Работа на установке №1...........................................................			24
II.2.2. Работа на установке №2...........................................................			27
II.2.3.		Обработка экспериментальных данных..................................	29
II.3. ВЛИЯНИЕ ТЕМПЕРАТУРЫ НА РАСТВОРИМОСТЬ ТВЕРДОГО ВЕЩЕСТВА....			30
ТЕМА III.		ГЕТЕРОГЕННОЕ РАВНОВЕСИЕ .............................	33
III.1.ПОСТРОЕНИЕ ДИАГРАММ ПЛАВКОСТИ....................................................			33
III.2.ПОСТРОЕНИЕ ДИАГРАММ КИПЕНИЯ ЖИДКИХ БИНАРНЫХ СМЕСЕЙ.........			35
ТЕМА IV. ЭЛЕКТРОХИМИЯ РАСТВОРОВ ЭЛЕКТРОЛИТОВ38
IV.1. ЭЛЕКТРОПРОВОДНОСТЬ РАСТВОРОВ ЭЛЕКТРОЛИТОВ........................			38

54

www.mitht.ru/e-library

IV.2. ИЗУЧЕНИЕ ЗАВИСИМОСТИ СРЕДНЕГО КОЭФФИЦИЕНТА АКТИВНОСТИ
ИОНОВ ОТ КОНЦЕНТРАЦИИ ЭЛЕКТРОЛИТА ..............................................	42
IV.3. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ИОННОГО ПРОИЗВЕДЕНИЯ ВОДЫ С ПОМОЩЬЮ
ВОДОРОДНОГО КОНЦЕНТРАЦИОННОГО ЭЛЕМЕНТА..................................	44
IV.4. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ДИФФУЗИОННОГО ПОТЕНЦИАЛА...............................	47
IV.5. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПРОИЗВЕДЕНИЯ РАСТВОРИМОСТИ МАЛО
РАСТВОРИМОЙ СОЛИ В ВОДЕ С ПОМОЩЬЮ КОНЦЕНТРАЦИОННОГО
ЭЛЕМЕНТА................................................................................................	48
IV.6. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ТЕРМОДИНАМИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК РЕАКЦИИ,
ПРОТЕКАЮЩЕЙ В ГАЛЬВАНИЧЕСКОМ ЭЛЕМЕНТЕ....................................	50
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ...............................................................	53

55

www.mitht.ru/e-library

Лабораторный практикум.

Беляев Борис Александрович, Зобнина Аэлита Николаевна, Минина Наталия Евгеньевна, Ткаченко Олег Юрьевич.

Химическая термодинамика: Лабораторный практикум Часть II. Экспериментальная часть. Под общей редакцей проф. Флида В.Р.

Редактирование, верстка, оригинал-макет Ткаченко О.Ю.

_______________________________________________________________

Сдано в печать____________________. Формат 60х90/16

Бум. офсетн.	Отпечатано на ризографе.
Уч. изд. листов_____
Тираж 300	экз.	Заказ ____________

117571 Москва, пр. Вернадского, 86 ИПЦ МИТХТ им. М.В. Ломоносова

56

www.mitht.ru/e-library