МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ К выполнению лабораторно-практических занятий и самостоятельных работ по дисциплине «Физическая и коллоидная химия» по теме Электрохимические методы исследования растворов электролитов
Страница 9 из 16
3. Электропроводность йодата калия (KIO3) была измерена при 25оС. Данные приведены ниже в таблице. Определите эквивалентную электропроводность йодата калия при бесконечном разбавлении.
Концентрация KIO3 , с, моль/л
|
λ ( KIO3 ), См см2/моль с поправкой на воду
|
0,00018265
|
113,07
|
0,00035295
|
112,61
|
0,00070430
|
111,91
|
0,00099845
|
111,45
|
0,0017117
|
110,55
|
0,0025362
|
109,78
|
0,0032859
|
109,19
|
0,0039118
|
108,78
|
3. Какое заключение может быть сделано о полноте диссоциации перхлората кадмия (Cd(ClO4)2) в разбавленном водном растворе при 25оС из приведенных ниже данных по его эквивалентной электропроводности.
Концентрация Cd(ClO4)2, с, моль/л
|
λ Cd(ClO4)2 ,См см2/моль
|
0,1
|
92,64
|
0,08
|
94,21
|
0,06
|
96,22
|
0,04
|
98,93
|
0,02
|
103,30
|
0,01
|
107,15
|
0,005
|
110,45
|
0,001
|
115,74
|
В значения, приведенные в таблице, были внесены поправки на гидролиз. Подсказка: постройте график зависимости λ = f(√c).
2. Лабораторная работа №2. Химические источники тока – гальванические элементы. Потенциометрическое титрование
2.1. Цель и задачи работы
1. Ознакомление с областью применения метода электродвижущих сил для решения конкретных физико-химических задач:
- определения степени и константы диссоциации слабых электролитов;
- определения коэффициента электропроводности сильных электролитов;
- определения произведения растворимости малорастворимых ионных соединений;
- нахождение рН растворов;
- нахождение констант равновесия окислительно-восстановительных процессов и расчет термодинамических функций.
2. Освоение метода потенциометрического титрования.
3. Приобретение навыков в решении физико-химических задач аналитическим и графическим способами.
2.2. Краткие теоретические сведения об электродвижущей силе химических источников тока
2.2.1. Гальванический элемент
Химический источник тока (гальванический элемент) представляет собой устройство, создающее электродвижущую силу (ЭДС) в результате протекания химических реакций на его электродах. Таким образом, химический источник тока – это устройство, которое превращает химическую энергию в электрическую.
Гальванический элемент – это система из двух электродов, погруженных в раствор их солей, в которой энергия химической реакции (окислительно – восстановительной) преобразуется в электрическую.
Гальванический элемент записывают в виде схемы:
АНОД (-) Электрод 2 | Раствор 2 || Раствор 1 | Электрод 1 (+) КАТОД
Е2 Е1
(окисление) (восстановление)
Слева записывают электрод с отрицательным (меньшим), а справа с положительным (большим) потенциалом. Одной вертикальной чертой отделяют металлы от растворов их солей.
Если электроды представляют собой металлические пластины, погруженные в раствор собственной соли, схема может быть записана в упрощенном варианте:
(-) Ме 2| Ме2n+ | | Ме1m+ | Ме 1 (+)
Необходимым условием работы гальванического элемента является разница потенциалов между его электродами. Эта разница называется электродвижущей силой (ЭДС) гальванического элемента. Для нахождения ЭДС от величины потенциала катода отнимают величину потенциала анода: ЭДС = Е1 - Е2. Величины стандартных электродных потенциалов и уравнение Нернста дают возможность рассчитать ЭДС гальванических элементов при разных концентрациях электролитов. Вначале определяют потенциалы электродов для заданной концентрации электролита по формуле Нернста:
Е (Меn+/Ме) = Е0(Меn+/Ме) + 0,059 lg a(Men+) / n (2.2.1),
где a(Men+)- активность электролита: а = с×γ±. (Коэффициент активности γ± сильных электролитов находят в справочнике физико-химических величин). На основе рассчитанных величин электродных потенциалов вычисляют ЭДС гальванического элемента:
ЭДС = Е (Ме1m+/Ме1) - Е (Ме2n+/Ме2) (2.2.2)