span > Cu (+)
Основною характеристикою роботи гальванічного елемента є електрорушійна сила (ЕРС) - максимальна різниця потенціалів між електродами, яка може бути отримана при роботі елемента.
E = E катод - < span align = "justify"> E анод , В (1)
ЕРС гальванічного елемента пов'язана із зміною енергії Гіббса токообразующей реакції D G рівнянням:
(2)
де n - число електронів, що беруть участь в електродної реакції; F-постійна Фарадея, рівна 96484 Кл/моль. Вираз (2) показує зв'язок між хімічною та електричної формами енергії і дає можливість теоретичного розрахунку ЕРС по термодинамічних даними учасників реакції. Для розрахунку ЕРС за рівнянням (1) необхідно використовувати значення електродних потенціалів, що встановилися в зазначених умовах. Потенціал металевого електрода Е залежить від природи металу, температури і активності іонів Men + в розчині. Зв'язок Е, з вказаними характеристиками встановлюється рівнянням Нернста:
В
де Е0 - потенціал металевого електрода в стандартних умовах, В (значення Е0, містяться в довідковій літературі); R-універсальна газова стала, 8,314 Дж/моль.К; Т-абсолютна температура, К; n - число електронів, що приймають участь у процесі, а - активність іонів Меn + в розчині, моль/дм3.
Для розведених розчинів а, може бути прийнята рівною молярної концентрації іонів [Меn +]. Тоді при Т = 298 К, ​​з урахуванням чисельних значень констант і переходу з натурального логарифмування до десяткового, рівняння Нернста має вигляд:
(3)
Акумуляторами називають ХІТ, в яких здійснюється багаторазовий перехід хімічної енергії в електричну і навпаки. Процес накопичення енергії йде під впливом зовнішнього джерела струму і називається заряд акумулятора, а процес перетворення хімічної енергії, в електричну йде мимовільно і називається розряд акумулятора. Паливні елементи - це ХІТ, в яких окислювач і відновник зберігаються поза елементом і в процесі роботи подаються до електродів, які не беруть участь у токообразующей реакції. Такі елементи можуть працювати тривалий проміжок часу. p> 3. Експериментальна частина
Прилади і реактиви: іономер в режимі вимірювання ЕРС, залізна, нікелева, цинкова, кадмиевая і мідна пластини , чотири хімічних склянки місткістю 100 см 3 , наждачний папір, фільтрувальний папір, розчини FеSO 4 , NiSO 4 , ZnSO < span align = "justify"> 4 , CdSO 4 і CuSO 4 з концентраціями: 0,1 М; 0.25 М; 0.5 М; 1 М; сольовий місток (П-подібна трубка, заповнена насиченим розчином КС1 в суміші з агар-агаром).
Порядок виконання роботи
Отримати у викладача види електродів і значення концентрацій розчинів MeSO 4 і CuSO 4 для трьох гальванічних елементів (одна концентрація для MeSO 4 і три концентрації для CuSO 4 або навпаки). Підготувати прилад для вимірювання ЕРС. Пластинки металів зачистити наждачним папером, промити дистильованою водою і промокнути фільтрувальної папером. Електрод, виготовлений з одного з перерахованих металів, приєднати до клеми "Змін.", А мідний - до клеми "Всп." Потенціометра. У чотири склянки налити по 50 см 3 розчинів відповідних солей. Міняючи концентрації солей, можна скласти 3 гальванічні елементи.
Для кожного гальванічного елемента в склянки з розчинами сульфатів металів опустити відповідні пластини. Обидва розчину з'єднати за допомогою сольового містка. Зняти показання ЕРС з пристрою (наприклад 11,5) і зробити перерахунок в вольти:
В
Досвід повторити два рази (Еi). Експериментальні дані занести в таблицю 2. p> 4. Обробка експериментальних даних
Записати схему та електродні реакції гальванічного елемента.
За результатами для кожного досвіду обчислити середнє арифметичне значення ЕРС за формулою
В
За рівняння (3) розрахувати значення еле...
