Выполнение лабораторной работы

Цель работы.

Исследовать зависимость предельного диффузионного тока от концентрации реагента, которая изменяется вследствие протекания химической реакции в исследуемом растворе. На основании полученных данных при известной концентрации веществ, участвующих в реакции, установить стехиометрию химической реакции, протекающей в растворе. а затем при известной стехиометрии реакции найти концентрацию определяемого вещества

Методика измерений.

Собирают поляризационный контур, который включает электрохимическую ячейку с капающим ртутным или платиновым электродом в качестве индикаторного электрода. В качестве электрода сравнения применяют насыщенный каломельный электрод. Титруемый раствор помещают в стакан объёмом 100-250 мл, снабженный магнитной мешалкой. Применяемые в работе реактивы должны быть квалификации «х.ч.» или «ч.д.а.».

В зависимости от выбранного индикаторного электрода используют установку для снятия полярограмм или установку для снятия стационарных поляризационных кривых. Можно использовать установку для амперометрического титрования АУ-4М.

Растворы, необходимые для работы: 0,1М Na₂SO₄; 0,1М К₄Fe (CN)₆; 0,05М ZnSO₄, 10%-ный раствор аммиака.

Порядок выполнения работы.

Погруженному в исходный раствор (~100 мл) индикаторному электроду задают значение потенциала, отвечающее площадке предельного диффузионного тока реагирующих на электроде частиц. Для платинового электрода этот потециал равен 0,8 В. Если потенциалы, при которых наблюдается предельный ток, неизвестны, то перед проведением амперометрического титрования надо снять вольтамперную кривую в растворе, содержащем деполяризатор, и с помощью её найти потенциал, отвечающий площадке предельного тока. Раствор, в который вводится реагент, надо перемешивать с постоянной скоростью врашения мешалки.

После установления устойчивого значения тока приливают в стакан известное количество реагента, перемешивают раствор и записывают установившееся значение тока. Измерение тока целесообразно проводить через 30 с после ввода олчередной порции титранта. Операцию повторяют вплоть до окончания титрования. Титрование проводят дважды. Результаты записывают в виде таблицы (V- общий объём добавленного реагента).

V, мл	0	0,5	1,0	1,5	2,0	…
Id (мкА, деления шкалы)

Объем порций титранта вблизи от точки эквивалентности следует уменьшить

Задача 1. Определение состава осадка феррцианида цинка.

1. В стакан помещают 10 мл 0,05М раствора ZnSO₄ и добавляют 90 мл 0,1М раствора Na₂SO₄. Титрование проводят при потенциале платинового электрода + 0,8 В относительно насыщенного каломельного электрода, приливая каждый раз по 0,5 мл 0,1М раствора К₄ [Fe(CN)]₆. При указанном потенциале происходит окисление ионов [Fe(CN)₆]^4- в области предельного диффузионного тока Id . После введения в раствор ферроцианид- ионов в количестве, необходимом для осаждения присутствующих в растворе ионов цинка, начинается возрастание тока, проходящего через ячейку. После этого следует ввести ещё 1,5-2 мл ферроцианида.

2. В стакан помещают 10 мл 0,05М раствора ZnSO₄, 90 мл 0,1М раствора Na₂SO₄ , прибавляют по каплям 10% раствор аммиака до образования осадка гидроксида цинка, после чего вводят ещё несколько капель аммиака (до проявления устойчивого запаха аммиака). Титрование проводят при потенциале платинового электрода + 0,8 В (относительно н. к. э.), приливая каждый раз по 0,5 мл 0,1М раствора К₄ [Fe (CN)₆] .

Задача 2. Определение концентрации ионов цинка.

В электрохимическую ячейку (стакан) помещают 10 мл раствора соли цинка неизвестной концентрации, доводят объём раствора до 100 мл, прибавляя 0,1М раствор Na₂SO₄. Титрование ведут 0,1М раствором К₄[Fe(CN)₆, который последовательно вводят в основной раствор по 0,3 мл. В качестве индикаторного электрода используют платиновый электрод, которому задают потенциал + 0,8 В относительно насыщенного каломельного электрода.

Метод может быть применён для определения концентрации в растворе других металлов (кадмий, медь, свинец).

Обработка результатов.

На основании полученных результатов строят график в координатах I_d – V. Из графика находят объём реагента, отвечающий точке эквивалентности. В задаче 1 находят стехиометрические коэффициенты протекающей в растворе химической реакции. При записи учитывают, что осадок образующийся в растворе сульфата натрия, содержит наряду с ионами цинка ионы натрия. В задаче 2 рассчитывают концентрацию определяемого реагента в растворе.