Файл: Методические указания к лабораторной работе по курсу Электрохимия Составитель доц., к х. н. Ротманов К. В. Димитровград 2023.pdf

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ АВТОНОМНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ
ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ
«Национальный исследовательский ядерный университет «МИФИ»
Димитровградский инженерно-технологический институт – филиал НИЯУ МИФИ
Кафедра радиохимии
Термодинамика гальванического элемента
Методические указания
к лабораторной работе по курсу «Электрохимия»
Составитель: доц., к.х.н. Ротманов К.В.
Димитровград 2023

Цель работы:
Экспериментальное определение среднего коэффициента активности
γ
±
электролита.
Задачи
1. Определить равновесную ЭДС гальванического элемента.
2. Рассчитать средний коэффициент активности
γ
±
электролита.
1. ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ
Для изучения термодинамики химических реакций целесообразно использовать гальванический элемент, в котором реализуются обратимые электродные реакции, а измерение электродвижущей силы (ЭДС) электрохимической цепи осуществляют в условиях равновесия.
Определяя ЭДС гальванического элемента и используя термодинамические соотношения можно рассчитать средний коэффициент активности электролита.
Гальванический элемент представляет собой электрохимическую цепь, составленную из двух электродов, погруженных в один и тот же электролит, в которой один электрод обратим по отношению к катионам, а другой – по отношению к анионам. Схема такой цепи имеет вид :
К| KA| A
( 1 )
где К и А – электроды, обратимые относительно катиона и аниона электролита
КА, соответственно.

2. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ
2.1. Приборы и реактивы
1. Отдельные узлы и блоки для сборки экспериментальной установки, схематично изображенной на рис. 1.
2. Растворы хлорида меди.
3. Электроды: а) медный б) хлорсеребряный ЭСр-10102/3,0.
4. Набор химических стаканов различного объема.
5. Промывалка с дистиллированной водой.
6. Фильтровальная бумага.
7. Наждачная бумага.
8. Секундомер.
Рис. 1 Схема цепи для измерения равновесной ЭДС
1 - высокоомный вольтметр; 2 - термостат; 3 - жидкость термостата; 4 - электролизер; 5 - раствор электролита; 6 - медный электрод; 7 - хлорсеребряный электрод; 8 - термометр.
2.2 Порядок выполнения работы
1. Приготовить к работе медный электрод. Электрод зачистить наждачной бумагой, промыть дистиллированной водой и этиловым спиртом, выдержать на воздухе в течение 10-15 минут до полного высыхания.
2. Получить у преподавателя раствор электролита, залить в электрохимическую ячейку.
3. Собрать гальванический элемент, погрузив в раствор хлорида меди заданной концентрации медный и хлорсеребряный электроды таким

образом, чтобы нижняя часть (примерно ¾ высоты) электродов была в электролите, а верхняя часть – над поверхностью электролита.
4. Подготовленный гальванический элемент с концентрацией электролита, указанной преподавателем, поместить в термостат, в котором устанавливают температуру 298 К.
5. После достижения указанной температуры элемент включить в измерительную цепь. Равновесную ЭДС определяют «прямым» измерением, подключая элемент к высокоомному ( 10 8
Ом) цифровому вольтметру. Во время измерения ток через гальванический элемент практически не течет, равновесие на электродах не нарушается и измеряется действительно равновесная ЭДС.
6. ЭДС измерять через каждые 5 минут, пока четыре последних измерения не покажут значения, совпадающие в пределах 1 мВ.
Измеренные величины заносят в таблицу.
Время, мин
ЭДС, В
0 5
10
….
….
7. Разобрать лабораторную установку, навести порядок и сдать рабочее место преподавателю.
3. ОБРАБОТКА РЕЗУЛЬТАТОВ ЭКСПЕРИМЕНТА
1. Построить график в координатах «ЭДС – время», определить равновесную
ЭДС.
2. Используя экспериментально полученное значение равновесной ЭДС по формуле ( 18 ) рассчитать значение
γ
±
При расчетах использовать следующие значения стандартных потенциалов:
- для медного электрода
φº
Cu2+/Cu
=
0,337 В
- для хлорсеребряного электрода
φº
Cl-/AgCl,Ag
=
0,212 В

4. ВОПРОСЫ ДЛЯ САМОСТОЯТЕЛЬНОЙ ПОДГОТОВКИ
5.ЛИТЕРАТУРА

ПРИЛОЖЕНИЕ

Такие электроды называют обратимыми относительно аниона (в данном случае – относительно
Cl
-
).