Робота 4.1. Визначення ЕРС хімічних гальванічних елементів та електродних потенціалів.

Мета роботи: визначити експериментально ЕРС хімічних гальванічних елементів і потенціали їх електродів та порівняти з теоретично обчисленими величинами.

За вказівкою викладача складають гальванічний елемент. Для цього в дві пробірки наливають зазначені викладачем розчини електролітів певної моляльної концентрації, в які занурюють відповідні промиті дистильованою водою та просушені електроди. Деякі електроди перед роботою потрібно зачистити наждаковим папером. Обидві пробірки з’єднують промитим дистильованою водою та просушеним фільтрувальним папером сольовим містком (сифоном), який заповнений загущеним концентрованим розчином хлориду амонію. Електроди приєднують до високоомного вольтметра і вимірюють ЕРС досліджуваного ГЕ.

Для експериментального визначення потенціалу окремого електрода ГЕ його сполучають чистим сольовим містком з нормальним каломельним або хлорсрібним електродом і вимірюють ЕРС утвореного ланцюга. Те ж саме роблять і з іншим електродом ГЕ. Експериментальні значення електродних потенціалів розраховують за формулою (4.1).

Для теоретичного обчислення потенціалів електродів використовують рівняння Нернста (4.4). Стандартні електродні потенціали та коефіцієнти активності електролітів виписують з довідника. Теоретичне значення ЕРС досліджуваного ГЕ визначають на основі (4.1).

Стандартні потенціали електродів, які використовуються в роботі, істотно відрізняються. Тому, записуючи схеми ГЕ у звіті, порівнюють електродів для того, щоб визначити, який з них є анодом, а який – катодом.

Звіт

1. Схема досліджуваного гальванічного елементу (ГЕ 1):

а) рівняння анодного процесу:

б) рівняння катодного процесу:

в) рівняння сумарної реакції в ГЕ 1:

г) експериментальне значення ЕРС ГЕ 1: В.

2. Теоретичне і експериментальне визначення потенціалу катода ГЕ 1:

а) дані для теоретичного обчислення потенціалу катода ГЕ 1:

електроліт:

концентрація електроліту моль/кг;

концентрація іонів, які визначають потенціал електрода,
моль/кг;

середній іонний коефіцієнт активності електроліту ;

активність іонів, які визначають потенціал електрода, за (4.3)
моль/кг;

стандартний потенціал катода В;

б) розрахунок теоретичного значення рівноважного потенціалу катода за (4.4): В;

в) схема ланцюга для експериментального визначення потенціалу катода (ГЕ 2):

г) експериментальне значення ЕРС ГЕ 2: В;

д) розрахунок на основі експериментального значення потенціалу катода ГЕ 1 за (4.1): В;

е) обчислення відносної похибки визначення потенціалу катода: %.

3. Теоретичне і експериментальне визначення потенціалу анода ГЕ 1:

а) дані для теоретичного обчислення потенціалу анода ГЕ 1:

електроліт:

концентрація електроліту моль/кг;

концентрація іонів, які визначають потенціал електрода,
моль/кг;

середній іонний коефіцієнт активності електроліту ;

активність іонів, які визначають потенціал електрода, за (4.3)
моль/кг;

стандартний потенціал анода В;

б) розрахунок теоретичного значення рівноважного потенціалу анода за (4.4): В;

в) схема ланцюга для експериментального визначення потенціалу анода (ГЕ 3):

г) експериментальне значення ЕРС ГЕ 3: В;

д) розрахунок на основі експериментального значення потенціалу анода ГЕ 1 за (4.1): В;

е) обчислення відносної похибки визначення потенціалу анода: %.

4. Розрахунок теоретичного значення ЕРС ГЕ 1 з використанням визначених у пп. 2 і 3 теоретичних величин потенціалів окремих електродів: В.

5. Обчислення відносної похибки визначення ЕРС ГЕ 1: %.

6. Висновок.