Определение электродных потенциалов металлов и ЭДС гальванических элементов.
I. Разделы теоретического курса дляповторения.
Возникновение скачка потенциала на границах раздела металл - вода, металл - раствор соли металла. Стандартный водородный электрод. Понятие о гальванических элементах и процессах, протекающих на электродах. Стандартные электродные потенциалы металлов. Ряд стандартных электродных потенциалов. Выводы из положения металла в ряду. Уравнение Нернста. Обратимые и необратимые электроды. Металлические электроды I и II рода, окислительно-восстановительные электроды, газовые электроды. Электроды сравнения. Химические и концентрационные гальванические элементы. Электродвижущая сила (ЭДС) гальванических элементов. Процессы, протекающие на электродах при работе гальванического элемента.
Вопросы и упражнения.
1. Чему равен потенциал серебряного электрода, погруженного в раствор соли серебра с концентрацией См = 10-2 моль/л?
2. Как зависит величина потенциала водородного электрода от рН среды? Чему равен потенциал водородного электрода при:
а) рН = 1; б) рН = 7, в) рН = 10?
3. Рассчитайте потенциал стандартного серебряного электрода по отношению к (см. табл.4 данной работы):
а) насыщенному каломельному электроду,
б) насыщенному медно - сульфатному электроду,
в) насыщенному хлорсеребряному электроду?
4. Определите величину ЭДС и укажите процессы, протекающие на электродах в следующих гальванических элементах:
Какой из электродов в этом гальваническом элементе является анодом, а какой - катодом?
Экспериментальная часть
Определение величины стандартного электродного потенциала цинка.
Соберите цинковый электрод (Zn|ZnSO4), погрузив хорошо зачищенный наждачной бумагой цинковый стержень в раствор соли цинка с концентрацией ионов цинка 1 моль/л.
Рис.I. Схема установки для определения величины электродного потенциала металла.
1 - исследуемый электрод (цинковый, медный и др.)
2 - хлорсеребряный электрод сравнения
3 - потенциометр.
4 - стаканчик насыщенным раствором хлорида калия
В соответствии с рис.1, соберите гальванический элемент, составленный из исследуемого цинкового электрода (Zn|ZnSO4) и насыщенного хлорсеребряного электрода сравнения (Ag|AgCl|KCl):
Условная запись этого гальванического элемента:
( - ) Zn|ZnSO4||KCl|AgCl|Ag ( + )
Для этого носики электродов погружают в стаканчик с раствором хлорида калия, а сами электроды с помощью соединительных проводов подключают к соответствующим клеммам потенциометра.
Потенциал насыщенного хлорсеребряного электрода сравнения по отношению к стандартному водородному электроду равен +0,201В.
Ехл.сер. нас.= +0,201В
В соответствии с инструкцией о порядке измерений при использовании соответствующего потенциометра определите ЭДС составленного гальванического электрода
ЭДСэксп.(-) Zn|ZnSO4||KCl|AgCl|Ag (+).
Учитывая, что цинковый электрод более активен, чем серебряный и является в данном гальваническом элементе анодом, определите экспериментальное значение потенциала цинкового электрода по отношению к насыщенному хлорсеребряному электроду
Eэксп.() по хлор - серебряному насыщ.
Зная величину потенциала насыщенного хлорсеребряного электрода сравнения по отношению к стандартному водородному электроду, рассчитайте величину найденного в эксперименте потенциала цинкового электрода по отношению к стандартному водородному электроду
Eэксп.().
Для наглядного представления о величине потенциала одного электрода по отношению к другому удобно нарисовать шкалу, на которой следует отметить величины электродных потенциалов для рассматриваемых электродов, например:
Eэксп.() E0Ехл.сер. нас
Потенциал, В
Eэксп.() по хлор - серебряному насыщ.
Рис.2. Шкала величин электродных потенциалов.
Сравните полученное значение с табличным значением: