Експериментальна частина. Дослід 1. Дослідження відновної активності металів

Дослід 1. Дослідження відновної активності металів

Налити в окремі пробірки по 15-20 крапель розчину солей цинку, нікелю, олова, свинцю, міді. Опустити в кожну з них на 1-2 хв по кусочку заліза. Що спостерігається? Написати рівняння реакцій.

Враховуючи величини стандартних електродних потенціалів (додаток 4), заповнити таблицю, ставлячи знак «плюс» в тих випадках, коли метали витіснялись із солей, або знак «мінус», коли витіснення не відбулось.

Досліджувані метали розташувати в ряд у порядку зменшення їх відновлювальної здатності, вказавши значення їх стандартних електродних потенціалів (додаток 4).

Дослід 2. Гальванічний елемент Даніеля-Якобі

Налити в одну кювету 1 М розчин в другий – 1 М розчин _. Опустити в ці розчини відповідно цинкову та мідну пластинки з приєднаними до них провідниками. З’єднати розчини електролітичним містком, заповненим гелем з розчину калій хлориду, а провідники під’єднати до вольтметра. Заміряти ЕРС складеного гальванічного елемента. Замінити в цинковому півелементі 1 М розчин на 0, 01 М, попередньо сполоснувши цинкову пластинку дистильованою водою. Добре перемішати розчин і після двох хвилин роботи гальванічного елемента заміряти ЕРС.

Повторити вимірювання ЕРС, послідовно замінюючи 1 М розчин в мідному півелементі на 0, 01 М розчин , а далі 0, 01 М розчин на 1 М розчин .

Записати схему складеного гальванічного елемента, вказавши, який з електродів є анодом, а який – катодом. Написати електрохімічні рівняння процесів, що відбуваються біля електродів при роботі гальванічного елемента та сумарне рівняння.

Виписати значення стандартних електродних потенціалів міді і цинку (додаток 4), обчислити теоретичні значення ЕРС складених гальванічних елементів і порівняти їх зі значеннями, одержаними експериментально.

Одержані дані записати в таблицю:

Молярна концентрація електролітів моль / л	ЕРСексп ., В:	ЕРС теор., В:	Відносна похибка, %
1, 00	1, 00
0, 01	1, 00
0, 01	0, 01
1, 00	0, 01

Зробити висновок, при якому співвідношенні концентрацій анодного і катодного електролітів значення ЕРС максимальне. У якому випадку зміна концентрацій електролітів не приводить до зміни ЕРС?

ПРИКЛАДИ РОЗВ’ЯЗУВАННЯ ЗАДАЧ

Приклад 1. Дві залізні пластинки опустили в пробірки з розчинами і . В якій пробірці відбудеться реакція?

Розв’язок. За даними таблиці стандартних електродних потенціалів (додаток 4) потенціал заліза більший за алгебраїчною величиною, ніж потенціал цинку:

j_{0 (Fe} ²⁺_{/ Fe)} = -0, 44 В;

j_{0 (Zn} ²⁺ _{/ Zn)} = -0, 76 В.

Fe + CuSO₄ = Cu + FeSO₄.

Електронні рівняння:

Fe - 2e ® Fe²⁺ (окиснення, Fe – відновник);

Cu²⁺ + 2е ® Cu ⁰ (відновлення, Cu²⁺ - окисник).

Приклад 2. Магнієву пластинку опустили в розчин солі Mg²⁺. При цьому рівноважний потенціал магнію виявився рівним –2, 41 В. Обчислити концентрацію іонів Mg²⁺ (моль/л).

Розв’язок. За рівнянням Нернста:

;

; ; ;

Приклад 3. Скласти схему гальванічного елемента, в якому електродами є магнієва і цинкова пластинки, опущені в розчини їх солей з концентрацією іонів по 1 моль/л. Записати рівняння процесів на електродах, рівняння окисно-відновної реакції, що відбувається в цьому гальванічному елементі, і вирахувати його електрорушійну силу.

Розв’язок. Схема гальванічного елемента:

ē

(- A) Mg ½ Mg²⁺ ½ ½ Zn ²⁺ ½ Zn (К+)

Mg – 2ē ® Мg²⁺.

Катод – цинковий електрод, на катоді – процес відновлення:

Zn²⁺ + 2ē ® Zn⁰.

Додавши рівняння електродних процесів почленно, одержимо іонне рівняння окисно-відновної реакції, яка забезпечує роботу цього гальванічного елемента:

Mg + Zn²⁺ = Mg ²⁺ + Zn.

Fe ê Fe ²⁺ ê ê Cu ²⁺ ê Cu, чи Zn ê Zn²⁺ ê ê Hg²⁺ ê Hg?

Підтвердити обчисленнями.

ЛІТЕРАТУРА: [1 – c. 235-249; 2 – c. 270-276; 3 – с. 311-324].