МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ К выполнению лабораторно-практических занятий и самостоятельных работ по дисциплине «Физическая и коллоидная химия» по теме Электрохимические методы исследования растворов электролитов
Страница 15 из 16
Ход работы: 1. Составить гальванический элемент из индикаторного - стеклянного электрода и хлорсеребряного электрода сравнения.
2. Провести потенциометрическое титрование растворов а) NаОН или КОН; б) NН3; в) NН3 и NаОН 0,1Н раствором НС1. Для этого необходимо в сосуд для титрования ввести аликвотную часть основания с неизвестной концентрацией. Вставить в сосуд электроды, присоединенные к рН-метру. Включить магнитную мешалку. Отметить начальное значение рН. Приливать из бюретки титрант порциями по 0,5 мл и измерять рН. Процесс повторять до значений рН= 6,5. Затем объем приливаемой порции кислоты уменьшить до 0,1 мл. Когда будет пройдена точка эквивалентности (максимальное изменение рН раствора), объем приливаемого титранта увеличить до 0,5 мл.
3. Результаты измерений занести в таблицу по форме:
|
№титрования
|
Объем титранта, V(кисл.), мл
|
РН
|
ΔрН
|
ΔрН/ΔV (кисл.)
|
V(ср.) - среднее между последующими объемами
|
|
|
|
|
|
|
4. Построить по полученным данным интегральную ( рН – объем титранта) и дифференциальную (ΔрН/ΔV - объем титранта) кривые титрования. Установить точку эквивалентности.
5. Рассчитать нормальность раствора щелочи.
6. Объяснить ход кривых потенциометрического титрования.
7. Вычислить КД, а,МОН слабого основания по формуле:
РКД, а,МОН = - lg КД, а,МОН = рОН1/2 (рОН1/2 - это рОН раствора слабого основания при половинном титровании, найденное по кривым потенциометрического титрования). Сравнить полученное значение со справочным значением.
2.4. Контрольные задания
2.4.1. Задание для самостоятельной работы
|
№
|
Содержание задания
|
Вариант 1
|
Вариант 2
|
Вариант 3
|
Вариант 4
|
|
1
|
Составить таблицу электродных потенциалов металла при концентрациях 1; 0,1; 0,01 и 0,001 моль/л, а(Меп+) ≈ с(Меп+)
|
Zn
Е0 =
- 0,763
|
Cu
Е0 =
+ 0,34
|
Al
Е0 =
- 1,66
|
Ag
Е0 =
+ 0,799
|
|
2
|
Найти знаки электродов и ЭДС элементов, образованных стандартными электродами:
|
Mg|Mg2+||
Al3+|Al
|
Sn|Sn2+||
H+|1/2H2
|
Mg|Mg2+||
Fe2+|Fe
|
Ag|Ag+||
Au3+|Au
|
|
3
|
Найти потенциал водородного электрода при активности ионов водорода, моль/л:
|
10-7
|
10-3
|
10-12
|
10-9
|
|
4
|
В какой паре элементов следует ожидать наибольшей ЭДС и почему? Определите знаки электродов. Составьте схему гальванического элемента.
|
Al – Zn
Al - Fe
|
Al - Cu
Ag - Cu
|
Sn – Cu
Ag - Al
|
Fe – Cu
Pb - Cu
|
|
5
|
В каком направлении пойдет ток в элементе, состоящем из водородных электродов, находящихся в растворах с заданными величинами рН? Составьте схему элемента, укажите катод и анод.
|
РН1 = 2
РН2 = 13
|
РОН= 11
РН = 11
|
РН1 = 7
РН2 = 7
|
РН = 3
РОН = 3
|
2.4.2. Банк комбинированных задач
1.Вычислите ЭДС гальванического элемента, составленного из водородных электродов, погруженных в 0,5 Н раствор муравьиной и 1 Н раствор уксусной кислот. Известно, что К(НСООН) = 1.77 10-4; К(СН3СООН) = 1,76 10-5; а(Н+) = [H+] .
2. Вычислите ЭДС гальванического элемента, составленного из водородных электродов, погруженных в 0,01 и 0,001 m раствор КОН. Каково направление тока в цепи? (γ± ≈ 1).
3. Вычислите при 180С ЭДС концентрационного элемента, состоящего из серебряных электродов, погруженных в 0,5 и 0,05 М растворы нитрата серебра. Известно, что эквивалентная электрическая проводимость λV для 0,05 М раствора нитрата серебра равна 9,95 См м2/моль, 0,5 М раствора нитрата серебра 7,75 См м2/моль, а λ∞ = 11,58 См м2/моль.
4.ЭДС гальванического элемента Pb | PbCl2 || Hg2Cl2 | Hg при 298 К равна 0,5356 В. Вычислить максимальную работу, изменение энтальпии и энтропии, а также количество теплоты, выделяемое при протекании обратимой химической реакции в работающем гальваническом элементе, если dE/dT = 0,000145 В/К, а количество выделяемой теплоты можно рассчитать по формуле Q = TΔ S/
5. Вычислите максимальную работу, которую может выполнять элемент Даниэля при стандартных условиях, если известно, что ЭДС = 1,10 В.
Приложение
Таблица 1. Предельная электрическая проводимость λ∞ (См см2 /моль) при 25 оС катионов и анионов
|
Катион
|
λ∞,+
|
Анион
|
λ∞,-
|
|
H3O+
|
349,8
|
OH-
|
197,6
|
|
Li+
|
38,6
|
F-
|
55,4
|
|
Na+
|
50,1
|
Cl-
|
76,4
|
|
K+
|
73,5
|
Br-
|
78,1
|
|
Rb+
|
77,8
|
I-
|
76,8
|
|
Cs+
|
77,2
|
NO3-
|
71,4
|
|
Ag+
|
61,0
|
½ CO32-
|
69,3
|
|
NH4+
|
73,5
|
½ SO42-
|
80,0
|
|
½ Mg2+
|
53,0
|
½ CrO42-
|
83,0
|
|
½ Ca2+
|
59,5
|
HCO3-
|
44,5
|
|
½ Sr2+
|
59,5
|
HCOO-
|
54,6
|
|
½ Ba2+
|
63,6
|
CH3COO-
|
40,9
|
|
½ Cu2+
|
56,6
|
C2H5COO-
|
35,8
|
|
½ Zn2+
|
52,8
|
C6H5COO-
|
32,3
|
Таблица 2. Удельная электрическая проводимость κ (См/см) водных 0,1 Н
