Pract-II-2014

изучая зависимость ЭДС от температуры. Для этого воспользуемся уравнениями:

G zFE,

ES zF ,

T P

	G
G H T		,
	T p

H G T S.

E

Температурный коэффициент можно определить, измеряя

T P

ЭДС элемента при разных температурах.

Гальванический элемент для данной работы может быть составлен из любых электродов, например цинкового, хлорсеребряного, окислительно-восстановительного 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 40-50 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.

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

298 К (250С).

51

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 20 10

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 E 0 RTzF ln a ,

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

где b zFR ln a .

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

T P

соотношения:

		E 0
				. Для этого можно использовать следующие
		T
			P
				Е = Е0 + bТ,

ET P

		E 0
				b,
		T
			P

	E 0
	T
		P

	E
			b
	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

- рассчитать и Е0 при 250С, рассчитать значения S , G ,T P

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., Мельников П.В., Минина Н.Е.,

Пестов С.М., 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, 2014. – 50 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., 2009. – 528 с.

6.Эткинс П., де Паула Дж. Физическая химия. - М.: Мир, 2007

7.Еремин Е.Н. и др. Основы физической химии в двух томах. - М.:

Бином, 2013. – 584 с.

8.Лекции по разделу «химическая термодинамика».

53

		ОГЛАВЛЕНИЕ
ТЕМА I.		ТЕРМОХИМИЯ................................................................	4
I.1.	ОПИСАНИЕ УСТРОЙСТВА КАЛОРИМЕТРА ..................................................		4
I.2.	ПОРЯДОК РАБОТЫ С УСТАНОВКОЙ «ЭКСПЕРТ-001» .................................		5
I.3.	ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПОСТОЯННОЙ КАЛОРИМЕТРА ............................................		7
I.4.	ОБРАБОТКА РЕЗУЛЬТАТОВ КАЛОРИМЕТРИЧЕСКИХ ИЗМЕРЕНИЙ И
	ПРОВЕДЕНИЕ РАСЧЕТОВ.............................................................................		8
I.5.	ОПРЕДЕЛЕНИЕ ТЕПЛОТЫ РАСТВОРЕНИЯ СОЛИ В ВОДЕ ............................		10
I.6.	ОПРЕДЕЛЕНИЕ ТЕПЛОТЫ РЕАКЦИИ НЕЙТРАЛИЗАЦИИ .............................		11
I.7.	ОПРЕДЕЛЕНИЕ ТЕПЛОТЫ ОБРАЗОВАНИЯ КРИСТАЛЛОГИДРАТА ...............		13
ТЕМА II.		ХИМИЧЕСКОЕ РАВНОВЕСИЕ .................................	15
II.1. ОПРЕДЕЛЕНИЕ КОНСТАНТ РАВНОВЕСИЯ РЕАКЦИИ
	КОМПЛЕКСООБРАЗОВАНИЯ......................................................................		15
II.1.1.		Приготовление серии растворов ..............................................	17
II.1.2.		Определение константы устойчивости .................................	18
II.1.3.		Порядок работы на фотометре «Эксперт-003»...................	19
II.1.4.		Изучение зависимости константы устойчивости
		комплекса от температуры .....................................................	20
II.2.ВЛИЯНИЕ ТЕМПЕРАТУРЫ НА РАВНОВЕСИЕ В СИСТЕМЕ ЖИДКОСТЬ - ПАР. 21
II.2.1.		Порядок работы на установке .................................................	23
II.2.2.		Обработка экспериментальных данных .................................	24
II.3. ВЛИЯНИЕ ТЕМПЕРАТУРЫ НА РАСТВОРИМОСТЬ ТВЕРДОГО ВЕЩЕСТВА ...			26
ТЕМА III.		ГЕТЕРОГЕННОЕ РАВНОВЕСИЕ .............................	29
III.1.ПОСТРОЕНИЕ ДИАГРАММ ПЛАВКОСТИ....................................................			29
III.2.ПОСТРОЕНИЕ ДИАГРАММ КИПЕНИЯ ЖИДКИХ БИНАРНЫХ СМЕСЕЙ.........			33
		54

ТЕМА IV.ЭЛЕКТРОХИМИЯ РАСТВОРОВ ЭЛЕКТРОЛИТОВ. 36
IV.1. ЭЛЕКТРОПРОВОДНОСТЬ РАСТВОРОВ ЭЛЕКТРОЛИТОВ .......................		36
IV.1.1. Порядок работы на кондуктометре «Эксперт-002» ............		37
IV.1.2.	Определение константы сосуда ...............................................	38
IV.1.3.	Определение константы диссоциации
	органической кислоты ...............................................................	39
IV.2. ИЗУЧЕНИЕ ЗАВИСИМОСТИ СРЕДНЕГО КОЭФФИЦИЕНТА
АКТИВНОСТИ ИОНОВ ОТ КОНЦЕНТРАЦИИ ЭЛЕКТРОЛИТА ........................		41
IV.2.1. Порядок работы на pH-метре-иономере «Эксперт-001».....		41
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

Издание учебное

Беляев Борис Александрович, Зобнина Аэлита Николаевна, Мельников Павел Валентинович, Минина Наталия Евгеньевна, Пестов Сергей Михайлович, Ткаченко Олег Юрьевич.

Химическая термодинамика: Лабораторный практикум.

Часть II. Экспериментальная часть. Под общей редакцией проф. Флида В.Р.

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

_______________________________________________________________

Подписано в печать____________________. Формат 60х84 1/16 Бумага писчая. Отпечатано на ризографе.

Усл. печ. листов______ Тираж _______ экз. Заказ № _________

ФГБОУ ВПО "Московский государственный университет тонких химических технологий имени М.В.Ломоносова"

Издательство МИТХТ 119571 Москва, проспект Вернадского, 86

56