ГАЛЬВАНИЧЕСКИЙ ЭЛЕМЕНТ - Тюменский государственный

ГОУ ВПО
Тюменский государственный архитектурно-строительный университет
Кафедра общей и специальной химии
МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ
к лабораторной работе по теме:
«ХИМИЧЕСКИЕ ИСТОЧНИКИ ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ТОКА.
ГАЛЬВАНИЧЕСКИЕ ЭЛЕМЕНТЫ»
по курсу «Химия» для студентов всех специальностей
Тюмень, 2005
Химические источники электрического тока. Гальванические элементы:
Берлина О.В., методические указания для лабораторной работы для студентов
всех специальностей, дневное и заочное отделение, 1-2 курс, 1-2 семестр, по
курсу «Химия», Тюмень: ТюмГАСУ, 2005, 17 с.
Рецензент: к.х.н., доцент_Качалова_Галина_Степановна
Учебно-методический материал утвержден на заседании кафедры:
Протокол № ____от «____» _______________2005 г.
Учебно-методический материал утвержден на УМС университета:
Протокол №____ от «____» _______________2005 г.
2
ВВЕДЕНИЕ
Предлагаемое методическое указание предназначено для выполнения лабораторной работы по теме: «Гальванические элементы», для студентов всех
специальностей.
Целью настоящей работы является ознакомление студентов с электрохимическими процессами, протекающими при работе гальванических элементов.
Эти процессы имеют важное практическое значение, поскольку лежат в основе
действия химических источников электрического тока: от миниатюрных батареек, для питания наручных часов и т.д., до водородных топливных элементов,
обеспечивающих электроэнергией космические корабли и мощных батарей для
электроавтомобилей.
3
ПРАВИЛА ТЕХНИКИ БЕЗОПАСНОСТИ
При работе в химической лаборатории необходимо знать и строго соблюдать правила по технике безопасности, для обеспечения личной безопасности и
безопасности окружающих:
1. Рабочее место необходимо содержать в чистоте и порядке.
2. При работе строго соблюдать последовательность выполнения операций,
указанных в методике.
3. Реактивы общего пользования не уносить на рабочие места.
4. При работе с электроприборами соблюдать все меры предосторожности,
предназначенные для работ с электроприборами.
5. После выполнения работы вымыть использованную химическую
посуду.
6. По окончании лабораторной работы рабочее место должно быть приведено в порядок.
4
ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ
ХИМИЧЕСКИЕ ИСТОЧНИКИ ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ТОКА
Механизм возникновения электродного потенциала
Если погрузить металлическую пластинку в водный раствор соли того же металла, положительные ионы, находящиеся на поверхности металла,
гидратируются и некоторое количество ионов переходит в раствор.
В результате этого перехода на пластинке образуется избыток электронов,
она заряжается отрицательно. В то же время гидратированные ионы металла, находящиеся в растворе, отбирая у металлической пластины электроны, образуют атомы металла, которые становятся частью кристаллической решетки. Этот процесс приводит к дефициту электронов и возникновению на пластинке положительного заряда.
Таким образом, между металлическим электродом и раствором устанавливается состояние равновесия:
М(тв) + nН2О – z ē  М (Н2О)n z +
В зависимости от того, какой из двух рассмотренных процессов преобладает, от положения приведенного равновесия находится знак и величина заряда .поверхности.
Электрическое поле, возникающее вокруг электрода, вызывает неравномерное распределение
ионов в растворе вблизи электрода. Если
металлическая пластина заряжается отрицательно (рис. 1.), катионы, притягиваясь к поверхности, концентрируются вблизи нее. Анионы отталкиваются от поверхности и их концентрация
вблизи электрода будет понижена. В результате
раствор вблизи поверхности приобретает заряд,
противоположный по знаку заряду металла - обраРис. 1. Образование двойного
зуется двойной электрический слой.
электрического слоя
Если поверхность металла заряжена положительно, наблюдается картина, обратная представленной на рис. 1. Таким образом,
 при погружении металла в раствор, содержащий ионы этого же металла, на поверхности раздела фаз образуется двойной электрический слой и возникает определенный скачок потенциала, который принято называть электродным потенциалом.
5
Факторы, от которых зависит
величина электродного потенциала
Как отмечалось выше, знак и величина потенциала зависит от положения
равновесия между металлом и раствором. Электродный потенциал зависит
от следующих основных факторов:
 От природы металла. Чем большей химической активностью
обладает данный металл, т. е. чем легче он растворяется, тем в
большей степени равновесие смещено вправо - тем отрицательнее потенциал.
 От концентрации ионов металла в растворе. Переход ионов металла в раствор происходит тем интенсивнее, чем меньше концентрация катионов в растворе. Наоборот, с увеличением концентрации
раствора равновесие смещается влево и потенциал становится более
положительным.
 От температуры. С повышением температуры потенциал становится более положительным, т. е. равновесие смещается влево.
Чтобы понять причины этого эффекта, необходимо учесть, что переход ионов в раствор связан с гидратацией, а гидратация —
процесс экзотермический (действие принципа Ле Шателье).
Зависимость величины потенциала от указанных факторов выражается
уравнением Нернста:
EMe / Mez+ = E0 Me / Mez+ + (RТ / z F) ·1n a Me z+
(1)
z+
В этом уравнении EMe / Me - электродный потенциал металла (Ме) в растворе, содержащем катионы Ме z+; E0 Me / Mez+ - стандартный или нормальный
потенциал рассматриваемой системы; R- универсальная газовая постоянная; Т
- температура по шкале Кельвина; z - число электронов, участвующих в электродном процессе; F – постоянная Фарадея, единица количества электричества,
равная 96484 Кл/моль; а - активность ионов металла в растворе.
Для разбавленных растворов коэффициент активности γ близок к единице и вместо активности можно пользоваться концентрацией ионов С.
Если в уравнение (1) подставить значения постоянных R и F, принять температуру равной 298 К и перейти от натуральных логарифмов к десятичным,
получим:
EMe / Mez+ = E0 Me / Mez+ + (0059 / z) 1g aMe z+
(2)
Из уравнения (2) следует:
стандартный электродный потенциал E° - это потенциал электрода при
стандартных условиях: а = 1 моль/дм3, Т =298 К.
Величина E° характеризует химическую активность металла: чем активнее
металл, тем отрицательнее его стандартный потенциал.
6
Измерение электродных потенциалов
Ряд напряжений металлов
Измерить абсолютную величину электродного потенциала невозможно,
а можно измерить только разность потенциалов между двумя электродами.
Для определения электродного потенциала нужно составить гальванический
элемент из исследуемого и стандартного водородного электродов и измерить его напряжение. Поскольку стандартный водородный электрод является эталоном, потенциал которого условно равен нулю:
E0H
/ H
+
= 0 В
(3)
то, измеренное напряжение будет представлять собою потенциал данного
электродного процесса.
Тогда потенциал водородного электрода:
EH
/ H
+
= 0,059 1g а H+ = -0,059 рН
(4)
 Стандартный потенциал водородного электрода - это потенциал при температуре 298 К, давлении водорода
1,01·105Па и активности ионов водорода в растворе 1 моль/л.
 По отношению к стандартному водородному электроду выражают потенциалы всех других электродов.
Если измерить стандартные электродные потенциалы различных металлов по отношению к потенциалу стандартного водородного электрода и расположить их в порядке увеличения, получим электрохимический ряд
напряжений металлов (табл.1):
Li, Rb, K, Ba, Sr, Ca, Na, Mg, Al, Mn, Zn, Cr, Fe, Cd, Co, Ni, Sn, Pb, H, Sb, Bi, Cu, Hg, Ag, Pt, Au
В этом ряду слева направо происходит уменьшение химической активности металлов. Положение металлов в ряду напряжений позволяет предсказать возможность самопроизвольного протекания реакции.
 Самопроизвольно могут протекать те реакции, в которых восстановитель имеет более электроотрицательный потенциал,
чем окислитель.
Пользуясь этим правилом, нетрудно предсказать, что реакции
Zn + РЬ2+ = Zn2+ + РЬ
Fе + 2H+ = Fе2+ + Н2
должны протекать самопроизвольно, а
Сu + Ni2+ = Сu2+ + Ni
Аg + 2Н+ = 2Аg+ + Н2
в прямом направлении протекать не могут.
7
Типы электродов
В зависимости от свойств веществ, участвующих в электродных процессах, все электроды можно разделить на несколько типов.
Электроды первого рода. К этому типу электродов относятся все металлические электроды и водородный электрод. Условные обозначения таких
электродов:
Металлические электроды: Ме / Ме z+, например, Cu / Сu2+
Водородный электрод: (Рt) Н2 / Н+
Вертикальная черта символизирует поверхность раздела фаз. Общим
для этих электродов является то, что в равновесии на электроде участвуют
нейтральные атомы (или молекулы) и один вид катионов. Такие электроды
являются обратимыми относительно катионов.
Электроды второго рода. Такие электроды состоят из трех фаз:
 металл покрыт слоем труднорастворимой соли этого металла,
а в растворе, куда он опущен, находятся те же анионы, которые входят в состав труднорастворимой соли.
Например:
Хлорсеребряный электрод: Аg, АgСl / КС1
Каломельный электрод: Нg, Нg2С12 / КС1
В отличие от электродов первого рода в равновесиях участвуют анионы, т.е. электроды второго рода обратимы относительно анионов. Величина потенциала этих электродов зависит от концентрации анионов:
EAg, AgС1, КС1 = Е0 Ag,
АgС1, КС1
- 0,059 1g СCl-
(5)
Эти электроды в лабораторной практике обычно используют в качестве электродов сравнения. Водородный электрод довольно сложен в изготовлении и им трудно пользоваться при стандартных условиях. Поэтому
практически удобнее измерять потенциалы различных электродов по отношению к хлорсеребряному или каломельному электроду. Их потенциалы по отношению к водородному электроду известны, Так, если применять
насыщенные растворы хлорида калия, потенциал хлорсеребряного электрода при 25° С равен 0,22 В, а каломельного 0,24 В.
Окислительно-восстановительные электроды.
 Эти электроды представляют собой пластинку или проволоку
из благородного металла (чаще всего платины), погруженную
в раствор, содержащий ионы одного элемента в разной степени окисления, Например: Pt / Fe3+ , Fе2+.
Платина в процессах не участвует и играет роль переносчика электронов.
Величина потенциала может быть рассчитана по уравнению Нернста:
E Fe+3/ Fe+2 = E0 Fe+3 / Fe+2 + (0,059 / z) 1g (Сок / Свосст.)
(6)
8
В этом уравнении E Fe+3/ Fe+2 - окислительно-восстановительный потенциал; E0 Fe+3 / Fe+2 - стандартный окислительно-восстановительный потенциал; z—
число электронов, участвующих в электродной реакции (для данной системы
z = 1); Сок и Свосст - концентрация ионов в высшей и низшей степени окисления.
Из уравнения следует,
 что стандартный окислительно-восстановительный потенциал - это потенциал электрода при Сок = Свосст = 1 моль/л.
Величина стандартного окислительно-восстановительного потенциала
характеризует свойства окислителей и восстановителей, а именно:
 чем выше E°, тем более сильным окислителем являются ионы в
высшей степени окисления;
 чем ниже E°, тем более сильным восстановителем являются ионы в низшей степени окисления.
Стандартные окислительно-восстановительные потенциалы некоторых
систем приводятся в справочниках. Располагая величинами E°, можно
предсказать, какие окислительно-восстановительные реакции могут протекать самопроизвольно.
Гальванические элементы
Гальванический элемент представляет собой электрохимическую систему, состоящую из двух электродов (любого типа), растворы которых соединены с помощью солевого мостика. Рассмотрим гальванический элемент, состоящий из двух электродов первого рода: цинкового и медного. На рис. 2. представлена схема такого элемента.
Растворы сульфатов цинка и меди соединены между собой солевым мостиком - стеклянной трубкой, заполненной
раствором хлорида калия. Солевой мостик препятствует смешиванию растворов, проводит электрический ток.
Пока цепь разомкнута, на каждом из
электродов существуют равновесия:
Zn- 2ē  Zn 2+
Рис.2. Гальванический элемент
Даниеля-Якоби
Сu - 2ē  Сu 2 +
Поскольку цинк является металлом имеющим наиболее электроотрицательный потенциал, чем медь ( Е0Zn / Zn2+ = -0,76 В, Е0 Cu / Cu2+ = 0,34 В), первое
равновесие по сравнению со вторым смещено вправо, следовательно, на цинковом электроде имеется избыток электронов. Соединим
металлические
пластины проводником. Электроны будут перемещаться с цинковой пласти9
ны на медную - в цепи пойдет электрический ток, равновесие на электродах
нарушится. В соответствии с принципом Ле Шателье, на электродах начнутся
процессы, способствующие восстановлению равновесия (т. е. появлению на
цинковом электроде избытка электронов):
А (-) Zn 0 - 2ē  Zn 2+
окисление
К (+) Сu 2+ + 2ē  Сu 0
восстановление
Таким образом,
 В любом замкнутом гальваническом элементе на отрицательном
электроде, называемом анодом, происходит окисление, а на положительном электроде – катоде - восстановление.
Поскольку цепь замкнута, избыточные электроны будут перетекать
на медную пластину и т. д. До тех пор, пока цепь будет замкнута, цинковая
пластина будет растворяться, на медной будет осаждаться металлическая
медь. Равновесие на электродах не установится, в цепи будет протекать ток.
Просуммируем процессы, протекающие на электродах в замкнутом гальваническом элементе:
Zn + Сu 2 + = Zn2+ + Сu
или Zn + СuSО4 = ZnSО4 + Сu
Суммарная электрохимическая реакция называется токообразующей.
Рассмотренный гальванический элемент называется элементом Даниэля Якоби. В прошлом веке он широко использовался в качестве источника постоянного тока. Сокращенное обозначение элемента Даниэля-Якоби:
А (-) Zn | ZnSО4 || СuSО4 | Cu (+) К
Подобным образом обозначают любые гальванические элементы.
При этом следует помнить, что слева принято указывать электрод с более
отрицательным потенциалом.
Итак,
 Гальванический элемент - это система, в которой происходит
самопроизвольная окислительно – восстановительная
реакция
(ΔG< 0), энергия которой превращается в электрическую энергию.
Гальванический элемент является химическим источником электрического тока.
Основной характеристикой гальванического элемента являе тся его
электродвижущая сила (ЭДС) или ∆Е, которая представляет собой разность электродных потенциалов в исходный момент работы элемента.
ЭДС всегда является величиной положительной.
Чтобы рассчитать величину ЭДС, необходимо вычесть из более положительного электродного потенциала величину более отрицательного
потенциала. В нашем примере при концентрации ионов цинка и меди в
растворах равных 1 г/ ион-л:
10
∆Е = Е0 Cu / Cu2+ – Е0Zn / Zn2+ = 0,34 – ( - 0,76) = 1,1 В
(7)
Концентрационные элементы
Гальванический элемент может быть составлен не только из электродов,
состоящих из разных металлов, но и из электродов одного металла, погруженных
в растворы одного и того же электролита, но с различной концентрацией (активностью) ионов. Такой гальванический элемент называется концентрационным. Поскольку ЭДС обусловлена только разностью концентраций ионов
металла в растворах.
Составим гальванический элемент из двух серебряных пластинок, погруженных в растворы нитрата серебра разных концентраций С1 и С2.
А (-) Аg | АgNО 3 || АgNO 3 | Аg (+) К
С1 < С2
ЭДС такого элемента может быть определена по формуле:
∆Е = (0,059 / z) lg C 2 / C 1
(8)
При работе этого элемента протекают следующие процессы:
А (-) Ag 0 – ē  Ag + окисление
К (+) Ag + + ē  Ag 0 восстановление
Таким образом, концентрация первого раствора С1 будет постепенно
увеличиваться, а второго раствора С2 уменьшаться. По уравнению (8) ЭДС будет уменьшаться. Через некоторое время концентрации С1 и С2 станут одинаковыми, а ЭДС - равной нулю.
Промышленные источники тока
Сухие элементы. Недостатком элемента Даниэля-Якоби и ему подобных является наличие жидких растворов, которые могут вытекать и попадать
на окружающие предметы. Поэтому такие элементы в настоящее время используют только в лабораторных условиях. Сухой элемент («электрическая
батарейка») широко используется для питания радиоприемников, фонарей,
наручных часов и т. д. Его удобство состоит в том, что все составные части твердые или пастообразные вещества. Схема сухого элемента представлена на
рис. 3.
11
Анодом в сухом элементе служит цинковая
оболочка 1, а катодом - графитовый стержень 2,
погруженный в смесь оксида марганца (IV) и
угольной крошки 3. Электролитом служит пастообразная смесь хлоридов аммония и цинка 4.
Рис.3. Схема сухого
элемента.
А(-) Zn0
При работе элемента происходят следующие процессы:
(тв)
- 2 ē  Zn 2+(водн)
К(+) 2 MnО2 (тв) +2NH4+(водн) + 2 ē  Мn2О3 (тв) + 2NН3(водн) + Н2О(ж)
Суммарная токообразующая реакция:
2 Zn (тв) + 2 MnO2 (тв) + 2NH4+(водн)  Zn2+(водн) + Mn2O3(тв) + 2NH3(водн) + H2O(ж)
ЭДС сухого элемента составляет 1,25-1,50 В.
Аккумуляторы. Описанные выше источники тока, которые после разрядки или израсходования одного из веществ, нельзя использовать повторно,
называются первичными элементами. Аккумуляторы называются вторичными элементами т. к. могут эксплуатироваться в течение длительного времени
благодаря возможности перезарядки, в ходе которой происходит регенерация
реагентов. Рассмотрим работу таких источников тока на примере свинцового
аккумулятора.
Заряженный свинцовый аккумулятор состоит из свинцовых анодов и катодов в виде свинцовой решетки, заполненной оксидом свинца (IV). В качестве
электролита используется 30%-ный раствор серной кислоты. При разрядке аккумулятор работает как обычный гальванический элемент и является источником постоянного тока. На электродах происходят следующие процессы:
А (-) Рb (тв) + SO4 2-(водн) - 2ē  РbSО4(тв)
К (+) РbО2 (тв)+ 4Н++(водн) + SO42-(водн) + 2ē  РbSО4(тв) + 2Н2О(ж)
В ходе разряда пластины покрываются слоем сульфата свинца, а концентрация раствора серной кислоты уменьшается. Напряжение заряженного аккумулятора составляет 1,95-2,15 В и при разряде постепенно уменьшается. Когда
концентрация серной кислоты уменьшается до 18-20%, производят заряд аккумулятора.
Для
этого
его
подключают
к
источнику
постоянного тока и проводят процесс электролиза (с которым вы познакомитесь на последующих занятиях). При этом электродные реакции протекают в обратном
направлении, а именно:
К (-) РbSО4(тв) + 2ē  Рb (тв) + SO42- (водн)
А(+) РbSО4 (тв)+ 2Н2O(ж) - 2ē  РbО2 (тв) +4Н+ (водн) + SO42- (водн)
12
В ходе заряда концентрация серной кислоты увеличивается, а пластины
приходят в исходное состояние, после чего может производиться разряд аккумулятора.
Топливный элемент. В топливном элементе протекает реакция окисления топлива или продуктов его переработки (водорода, оксида углерода, водяного газа и др.) кислородом. Выделяющаяся энергия непосредственно превращается в постоянный электрический ток. Коэффициент использования
топлива составляет свыше 80%, в то время как обычные теплосиловые установки, используемые для получения электроэнергии, характеризуются коэффициентами 30-35%.
Рассмотрим в качестве примера водородно-кислородный элемент, схема
которого приведена на рис. 4. Газообразные водород и кислород пропускают через пористые угольные электроды 1 в концентрированный раствор щелочи 2.
Чтобы понизить энергию активации процессов окисления водорода и восстановления кислорода, электроды покрыты специальными катализаторами. На
электродах протекают следующие процессы:
А (-) 2Н2 ( г) + 4ОН -(водн) - 4ē  4Н2О (ж)
К (+) О2 ( г) + 2Н2О (ж) + 4ē  4ОНили суммарно:
2Н2 ( г) + О2 ( г) = 2Н2О (ж)
Рис.4. Схема топливного элемента.
Топливные элементы - перспективные источники энергии будущего.
На американских космических кораблях использовались водороднокислородные элементы, причем за счет образующейся в элементе воды
пополнялись запасы питьевой воды для космонавтов.
13
ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ
ОПЫТ 1. Исследование активности металлов.
Налить в отдельные пробирки по 1 мл растворов солей цинка, железа (II),
кадмия, меди(II) и 2н H2SO4. Опустить в растворы (кроме раствора с одноименными ионами) пластинки металлического цинка. Отметить наблюдения. Повторить аналогичные опыты с пластинками железа и меди. Из каких растворов вытесняются металлы? Написать уравнения соответствующих реакций. Записать
металлы по убыванию их восстановительной способности, определенной экспериментально. Выписать значения их стандартных электродных потенциалов
(см. приложение). Соответствует ли экспериментальный ряд металлов их положению в электрохимическом ряду напряжений?
ОПЫТ 2. Химический гальванический элемент.
Цинковую и никелевую пластинки хорошо очистить наждачной бумагой.
В один стакан налить 1/2 объема 1М раствор сульфата цинка, в другую 1М раствор сульфата никеля. Соединить стаканы солевым мостиком (гальваническим
ключом), а пластинки подсоединить к клеммам миллиамперметра. Что наблюдается?
Составить схему гальванического элемента. Какие процессы происходят
на катоде и аноде? Рассчитать ЭДС. До каких пор может работать данный
гальванический элемент?
ОПЫТ 3. Исследование ЭДС гальванического элемента от концентрации
соли.
В один стакан налить 1 М раствор ZnSO4, концентрация которого в ходе
измерений не изменяется. В другой стакан поочередно наливать растворы
NiSO4 в порядке возрастания концентрации (0,01; 0,1 и 1 М). В раствор ZnSO4
опустить цинковый электрод, никелевый электрод опустить в раствор NiSO4
наименьшей концентрации. Электроды соединить с клеммами миллиамперметра, а стаканы – солевым мостиком. Следить за показаниями миллиамперметра.
14
Какой из факторов — природа металла или концентрация его ионов в
растворе в большей мере определяет значение электродного потенциала металла
и, следовательно, ЭДС гальванического элемента?
ОПЫТ 4. Концентрационный гальванический элемент.
Две цинковые пластинки поместить в стаканы, в которых налито на 1/2
их объема, в один 0,1 М раствор сульфата цинка, в другой – 1М раствор сульфата цинка. Пластики соединить с клеммами миллиамперметра, а стаканы гальваническим ключом. Следить за показаниями миллиамперметра. Повторить
этот опыт, заменив последовательно 0,1М раствор на 0,001М и 0,0001М растворы. Что наблюдается?
Составить схему гальванического элемента с указанием процессов протекающих на электродах?
В каком случае вырабатывается большее количество электричества, почему? Ответ подтвердить расчетами ЭДС данных концентрационных элементов.
ОПЫТ 5.
Гальванический элемент с использованием окислительно-
восстановительного электрода.
В один из стаканов налить 1 М раствор ZnSO4 и поместить в него цинковый электрод, предварительно очищенный наждачной бумагой. В другой стакан – 1М раствор Fe2 (SO4)3 и поместить в него угольный электрод. Электроды
соединить с клеммами миллиамперметра, а стаканы – солевым мостиком. Следить за показаниями миллиамперметра.
Составить схему данного гальванического элемента с указанием процессов протекающих на электродах? Рассчитать ЭДС. (E0 Fe+3 /
+2
Fe =
0,771 В).
15
Приложение
Таблица 1.
Стандартные электродные потенциалы металлов.
электрод
+
Li / Li
Rb+/ Rb
K +/ K
Ba2+/ Ba
Sr2+/ Sr
Ca2+/ Ca
Na+/ Na
Mg2+/ Mg
Al3+/ Al
Mn2+/ Mn
Zn2+/ Zn
Cr3+/ Cr
Fe2+/ Fe
Ео, В
-3,02
-2,99
2,92
-2,90
-2,89
-2,87
-2,71
-2,34
-1,67
-1,05
-0,76
-0,71
-0,44
электрод
2+
Cd / Cd
Co2+/ Co
Ni2+/ Ni
Sn2+/ Sn
Pb2+/ Pb
H +/ ½ H 2
Sb3+/ Sb
Bi3+/ Bi
Cu2+/ Cu
Ag+/ Ag
Hg2+/ Hg
Pt2+/ Pt
Au3+/ Au
Ео, В
-0,40
-0,28
-0,25
-0,14
-0,13
0,00
+0,20
+0,23
+0,34
+0,80
+0,86
+1,20
+1,42
КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ
1. Вычислить электродный потенциал серебра, опущенного в раствор
его соли концентрацией 0,001 моль/л.
2. Составить схему работы гальванического элемента, составленного
из пластин алюминия и свинца, опущенных в растворы их солей концентрацией 0,002 моль/л. Рассчитать ЭДС элемента.
3. В каком направлении будут перемещаться электроны во внешней
цепи следующих гальванических элементов: а) Мg | Мg2+ || Рb2+ | Рb;
б) Сu | Сu2+ || Аg+ | Аg, если все растворы электролитов одномолярные? Какой металл будет растворяться в каждом из этих случаев?
4. Вычислить
потенциал
водородного
электрода,
погруженного:
а) в раствор с рН 4; б) в раствор с р Н 1 1 .
5. Электродвижущая сила элемента, состоящего из медного и свинцового электродов, опущенных в одномолярные растворы соответствующих солей, равна 0,47В. Изменится ли ЭДС, если взять растворы с
концентрацией 0,001 моль/л? Ответы подтвердить расчетом.
16
ЛИТЕРАТУРА
1. Глинка Н.Л. Общая химия: Учебное пособие для вузов / Под ред. А.И.
Ермакова. – изд. 30-е, исправленное – М.: Ин6теграл-Пресс, 2005.- 728 с.
2. Гельфман М.И., Ковалевич О.В., Юстратов В.П. Коллоидная химия. –
СПб.: Издательство «Лань», 2003. – 336 с., ил. – (Учебник для вузов).
3. Коровин Н.В. Общая химия: Учеб. для технических направ. И спец. Вузов.- 2-е изд., испр. и доп.- М.: Высш. шк., 2000. – 558с., ил.
4. Практикум по общей и неорганической химии: Пособие для студентов
вузов / В.И. Фролов, Т.М. Курохтина, З.Н. Дымова и др.; Под ред. Н.Н.
Павлова, В.И. Фролова. – 2-е изд., перераб. и доп. – М.: Дрофа, 2002. - 304
с.: ил.
СОДЕРЖАНИЕ
Стр.
ВВЕДЕНИЕ__________________________________________________3
Правила техники безопасности__________________________________4
ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ_____________________________________5
Гальванические элементы_______________________________________9
Промышленные источники тока_________________________________11
ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ______________________________14
КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ___________________________________16
ЛИТЕРАТУРА_______________________________________________17
17