Полезное:
Как сделать разговор полезным и приятным
Как сделать объемную звезду своими руками
Как сделать то, что делать не хочется?
Как сделать погремушку
Как сделать так чтобы женщины сами знакомились с вами
Как сделать идею коммерческой
Как сделать хорошую растяжку ног?
Как сделать наш разум здоровым?
Как сделать, чтобы люди обманывали меньше
Вопрос 4. Как сделать так, чтобы вас уважали и ценили?
Как сделать лучше себе и другим людям
Как сделать свидание интересным?
Категории:
АрхитектураАстрономияБиологияГеографияГеологияИнформатикаИскусствоИсторияКулинарияКультураМаркетингМатематикаМедицинаМенеджментОхрана трудаПравоПроизводствоПсихологияРелигияСоциологияСпортТехникаФизикаФилософияХимияЭкологияЭкономикаЭлектроника
|
Лабораторна робота №6ГАЛЬВАНІЧНІ ЕЛЕМЕНТИ ТА ЕЛЕКТРОЛІЗ Мета роботи: ознайомитися з основними принципами роботи хімічних джерел електричної енергії, з процесами, що відбуваються при проходженні електричного струму через розчин електроліту. 6.1 Загальні відомості 6.1.1 Електродні потенціали. Гальванічні елементи. Устрій в якому енергія окисно-відновних реакцій перетворюється на електричну називається гальванічним елементом. При цьому окисно-відновну реакцію необхідно здійснити так, щоб процеси окиснення і відновлення було розділено у просторі і створити можливість перебігу електронів від відновника (анод) до окисника (катод) по зовнішньому провіднику. Суттєвим для перетворення хімічної енергії на електричну є наявність двох різнорідних провідників з електронною провідністю, занурених у розчин з йонною провідністю (розчини електролітів); ці останні сполучаються між собою напівпроникною перетинкою, соляним або електрохімічним місточком, який необхідний для замикання ланцюжка між двома електродами та забезпечення електронейтральності розчинів. На аноді протікає процес окиснення , на катоді – відновлення . На межі: метал - розчин (вода, розчин електроліту) виникає подвійний електричний шар і з’являється різниця електричних потенціалів, який заміряти неможливо. Однак можна заміряти різницю потенціалів двох хімічно різних електродів, прийнявши один з них за електрод порівняння, це – електродний потенціал порівняння . Звичайно, за електрод порівняння беруть водневий, нульовий електрод, занурений в розчин при , (стандартні умови), його електродний потенціал . Різниця потенціалів стандартного водневого електрода та будь-якого електрода за стандартних умов називається стандартним електродним потенціалом (табличні дані). Значення усіх можливих процесів створюють ряд стандартних електродних потенціалів, де вказані (В) - редокс-потенціали розповсюджених окисно-відновних процесів (Додаток В). Якщо умови процесів відрізняються від стандар-тних, для визначення електродних потенціалів використовують рівняння Нернста: - універсальна газова стала ; - термодинамічна температура, ; - заряд йону (кількість електронів); - стала Фарадея ; - активність йонів в розчині. Різниця потенціалів, яка виникає між металом і розчином його солі () може служити мірою його активності. Чим більше від’ємне значення металу, тим він активніший, чим більша різниця в значеннях між електродами, що створюють гальванічний елемент, тим більша його електрорушійна сила: 6.1.2 Електроліз Процес протікання окислювально-відновних реакцій під дією постійного електричного струму в розчинах або розплавах електролітів називається електролізом. На катоді протікають процеси відновлення: На аноді протікають процеси окиснення: Для розповсюджених катіонів існує такий ряд розрядження на катоді:
Для розповсюджених аніонів – ряд розрядження на аноді: легко розряджаються важко розряджаються Кількісною характеристикою електролізу є закони Фарадея (1833р): І · τ = m/Мекв·F, де І – сила струму, А; τ – час, с; m – маса речовини, г; Мекв – молярна маса еквівалента, г/моль; F – стала фарадея. νА/νВ=ZА/ZВ, де νА,νВ – кількість речовин А і В ZА/ZВ – еквівалентні числа речовин А і В Практично маси (об’єми) речовин, виділених на електродах менші від розрахованих за законами Фарадея, внаслідок перенапруги, яка виникає з різних причин. Розраховують величину η – вихід за струмом
Найбільший вихід за струмом мають легко розряджу- вальні метали Cu, Ag, Au та ін.
6.2 Завдання для самостійного розв’язання 6.2.1. Відповісти на запитання. 1. Пояснити вираз: «окисно- відновні реакції можуть бути як джерелами, так і споживачами електричного струму». 2. Чому практичні значення ЕРС гальванічного елемента, маси (об’єми) речовин, що виділяються на електродах при електролізі, відрізняються від теоретично розрахованих? 3. Охарактеризувати практичне використання процесів, які протікають в гальванічних елементах,при електролізі.
6.2.2. Розв’язати задачі. 1. У дві склянки з блакитним розчином мідного купоросу помістили: до першої пробірки - цинкову пластинку, до другої - срібну. У якій склянці і чому колір розчину поступово зникає? Скласти молекулярні та електронні рівняння відповідних реакцій, струмоутворюючу реакцію, схему гальванічного елементу, розрахувати ЕРС з використанням стандартних значень електродних потенціалів. (1,1В) 2. Скласти схему гальванічного елемента, робота якого ґрунтується на реакції. Ni + Pb(NO3)2 = Ni(NO3)2 + Pb Написати електронні рівняння анодного та катодного процесів. Обчислити ЕРС цього елемента, якщо [ Ni2+ ]=0,01мол/л, [ Pb2+ ]=0,0001мол/л. (0,061В) 3. Розрахувати масу речовини, яка виділиться на катоді, масу та об’єм виділеної речовини на аноді, якщо через розчин аргентум нітрату пропускали струм силою 2А на протязі 5 годин. Скласти електронні рівняння процесів на катоді та аноді. (40,3г; 2,99г; 2,09л)
6.2.3 Виконати завдання 6.2.3.1 Гальванічний елемент Для даного гальванічного елемента виконати: 1. Визначити який з двох електродів може бути анодом, який катодом (стандартні умови)? Чому? 2. Записати процеси, які протікають на аноді та катоді у працюючому гальванічному елементі; 3. Записати струмоутворюючу реакцію; 4. Скласти схему гальванічного елемента; 5. Визначити е.р.с. гальванічного елемента за стандартних умов та при концентрації йонів на аноді 0,01 моль/л. 6.2.3.2 Електроліз водних розчинів 1. Скласти схеми процесів, які протікають при електролізі водного розчину даної речовини з даними електродами. 2. Розрахувати маси речовин, які утворюються, якщо електроліз буде проходити при силі струму І (А) протягом певного часу Δt (год).
|