МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ К выполнению лабораторно-практических занятий и самостоятельных работ по дисциплине «Физическая и коллоидная химия» по теме Электрохимические методы исследования растворов электролитов

Cd | CdSO4 || ZnSO4 | Zn

a(Cd2+) = 0125 a(Zn2+) = 0,001

Упражнение №8. Для элемента, в котором может обратимо протекать реакция ½ Н2 (г.) + AgCl(тв.) + Ag (тв.) + HCl(раствор), ЭДС при 293 К равна 0,225 В, а при 298 К - 0,222 В. Вычислить изменение энергии Гиббса, энтальпии и энтропии при работе этого гальванического элемента.

3.2. Экспериментальная часть

2.3.1.Знакомство с устройством и назначением электродов.

По химической природе различают Электроды 1 рода – обратимые относительно катиона или аниона и П рода – металлы, покрытые труднорастворимой пленкой соединения этого металла (соль, оксид, гидроксид) в контакте с раствором, содержащим общий анион с труднорастворимым соединением металла. (Для оксида и гидроксида в растворе должен присутствовать анион ОН-).

По назначению различают Электроды сравнения с постоянным значением электродного потенциала и Индикаторные или детекторные Электроды, потенциал которых зависит от концентрации каких – либо катионов или анионов.

Наиболее часто в качестве электродов сравнения используются водородный, каломельный и хлорсеребряный электроды (рис. 2.1).

Водородный электрод – Основная эталонная система, применяемая в технике измерений рН и стандартизации буферных растворов. Простейший водородный электрод состоит из колоколообразного стеклянного сосуда, в который вмонтирована стеклянная трубка с платиновой пластинкой или проволокой, адсорбирующей водород. Колокол помещен в открытый сосуд с раствором электролита, содержащим ионы Н+. Уровень исследуемого раствора должен быть на 5 – 10 мм выше отверстий в стенке колокола, а платиновая пластинка погружена в раствор не полностью. Отросток на трубке соединяют через кран с источником водорода, очищенного от примесей кислорода, диоксида углерода, сероводорода и т. п. Верхняя часть платиновой пластинки должна находиться в газовой среде, а нижняя в растворе с ионами Н+. Электрод обратим относительно иона Н+. Схема электрода: aq | H2(г.) (Pt). Равновесный электродный процесс: Н+ +1е- ↔ ½ Н2(г.). При стандартных условиях потенциал водородного электрода равен 0.

Рис. 2.1. Схемы электродов сравнения: а, б – каломельные, в, г – водородные, д – хлор-серебряный.

Хлорсеребряный электрод представляет собой серебряную проволоку, впаянную в стеклянную трубку. Серебро электролитически покрыто слоем хлорида серебра. Трубка заполняется раствором КС1 или НС1. Схема электрода: Ag | AgCl, KCl. Потенциал этого электрода возникает на границе раздела

Ag | Ag+: AgCl + e - ↔ Ag+ + Cl-. В 1Н растворе КС1 при 25оС Е(хс) = 0,2381 В; в 0,1Н растворе Е(хс) = 0,2900 В.

Каломельный электрод Проще водородного и используется для калибровки различных электродов. Это вторичный электрод сравнения. Он представляет собой стеклянную трубку, заполненную жидкой ртутью, покрытой пастой из ртути и каломели, находящейся в контакте с раствором хлорида калия, насыщенного каломелью. Схема электрода: Hg2Cl2(тв.),Hg(ж.) | Cl-(насыщ.). На каломельном электроде протекает реакция: Hg2Cl2(тв.) + 2e - ↔ 2Hg(ж.) + 2Cl-(водн.); (Hg2Cl2(тв.) ↔ 2Hg+ + 2 С1). В присутствии КС1 идет высаливание, и концентрация ионов ртути(1) падает. При заданной температуре и концентрации хлорида калия концентрация ионов ртути(1) постоянна и электрод устойчив. В 1Н растворе КС1 при 25оС Е(калом.) = 0,2812 В, в насыщенном растворе КС1 Е(калом.) = 0,2415 В.