Химическая_термодинамика_практикум_II

	∂∆G
∆G = −zFE, ∆G = ∆H +T	,
	∂T p

	∂E
			,	∆H = ∆G +T∆S.
∆S = zF	∂T
		P

	∂E	можно определить, измеряя
Температурный коэффициент
	∂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

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

∆H°.

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

52

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

		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

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

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