Опыт 2. Определение природы электродных потенциалов некоторых металлов и прогнозирование их поведения в растворах электролитов.
Пользуясь методикой, описанной выше, определите потенциалы меди в растворах сульфата меди с концентрацией 1М,. 10-1М,. 10-2М, 10-3М, начиная с наиболее разбавленного раствора . В качестве электрода сравнения используйте хлорсеребряный электрод. Определите потенциалы железа в растворах соли железа (II) концентрацией 1М,. 10-1М,. 10-2М, 10-3М по отношению к хлорсеребряному электроду. Все полученные значения занесите в таблицу.
Переведите значения потенциалов металлов, определенных по отношению к хлорсеребряному электроду (Еэксп. ХСЭ), в потенциал металла, определенный по отношению к нормальному водородному электроду (Еэксп.НВЭ).
Пользуясь данными табл.12 Приложения, определите активность ионов металла в каждом из рабочих растворов и полученные значения внесите в таблицу. Для вычисления значения активности ионов в растворе используйте формулу:
aMe = cMe g……….(1)
где: aMe – активность ионов металла, моль/л;
cMe - концентрация ионов металла, моль/л;
g - коэффициент активности соли (см. табл. 12 Приложения).
Пользуясь уравнением Нернста, определите значение равновесного потенциала меди и железа в каждом из растворов.
E (Me/Me+n)= E0 (Me/Me+n)+ (RT/nF) ln a(Me+n) ………(2)
где: E (Me/Me+n) - равновесный потенциал металла, В
E0 (Me/Me+n) - стандартный потенциал металла, В
R - универсальная газовая постоянная, R=8,31 Дж/моль×К
T – абсолютная температура эксперимента, К
n – число электронов, принимающих участие в реакции окисления
металла
F – постоянная Фарадея, F = 96500 Кулон
a (Ме+n) – активность ионов металла в растворе электролита
Для обычной при электрохимических измерениях температуры (250С = 298 К), после подстановки численных значений постоянных уравнение Нернста принимает вид:
E (Me/Me+n)= E0 (Me/Me+n) + (0,059/n) lg a (Me+n)……….(3)
Полученные результаты внесите в таблицу (Ерасч.).
Таблица. Данные для идентификации природы электродного потенциала:
| Концен-трация электро- лита, моль/л | Рабочий электрод | |||||||
| Cu2+/ Cu | Fe2+/ Fe | |||||||
| Актив-ность ионов Cu2+, моль/л | Ерасч, В | Еэкс/ХС'Э, В | Еэкс/НВЭ, В | Актив-ность ионов Fe2+, моль/л | Ерасч, В | Еэкс/ХСЗ, В | Еэкс/НВЭ, В | |
| 1 | ||||||||
| 10-1 | ||||||||
| 10-2 | ||||||||
| 10-3 | ||||||||
Постройте на миллиметровой бумаге отдельно для меди и для железа зависимости а) экспериментально полученных значений потенциала металла по отношению к НВЭ от lg CM ионов металла в растворе электролита,
б) значений потенциала, полученных расчетным путем по уравнению Нернста, от lg CM ионов металла в растворе электролита. Сопоставьте полученные зависимости. Сделайте вывод относительно природы измеренных потенциалов ( равновесный или неравновесный потенциал) меди и железа, находящихся в растворах своих солей разной концентрации.