OGNIWA GALWANICZNE i SZEREG NAPIĘCIOWY METALI.pdf

OGNIWA GALWANICZNE i SZEREG NAPIĘCIOWY METALI

Uwaga:

Wartości potencjału mierzone w części doświadczalnej mogą być obarczone błędem. Na

mierzone wartości potencjału mogą wpływać:

1. składniki stopowe w metalach elektrod, które są materiałami o czystości technicznej,

2. cząsteczki organiczne adsorbujące się na powierzchni elektrod,

3. aniony zanieczyszczeń w elektrolicie

4. tlen z powietrza rozpuszczony w elektrolicie , który jest aktywnym depolaryzatorem.

Ćwiczenie 1. Pomiar potencjału odwracalnego (równowagowego) metali.

Cel ćwiczenia

Celem ćwiczenia jest zmierzenie potencjału odwracalnego metali dla różnych stężeń

elektrolitu i porównanie ich z wartościami teoretycznymi

Sprzęt: - elektrody Zn i Cu

- elektroda odniesienia - kalomelowa

- mostek elektrolityczny

- zlewki, papier ścierny

- miernik napięcia

- przewody

Odczynniki : - CuSO 4 i ZnSO 4 o stężeniu: 0.01; 0.10 i 1.00 mol/1000g H 2 O

- alkohol etylowy

Opis ćwiczenia:

Układ pomiarowy połączyć wg schematu jak na poniższym rysunku.

4 1

5 2

Schemat układu do pomiaru potencjału odwracalnego metali: 1-badany metal; 2–elektrolit; 3–

klucz elektrolityczny; 4 – elektroda odniesienia; 5 – naczyńko z nasyconym KCl; 6 – miernik

potencjału

Elektroda badana (1) powinna być każdorazowo oczyszczona papierem ściernym i

odtłuszczona przez przemycie alkoholem. Po włączeniu pomiaru i odczekaniu do ustalenia się

wartości potencjału równowagowego (ok.3-5 minuty) otrzymaną wartość wpisujemy do tabeli.

Analogicznie postępujemy dla wszystkich stężeń elektrolitu rozpoczynając od stężenia najniższego.

Tabela 1. Pomiar potencjału odwracalnego (równowagowego) Zn i Cu.

C elektrolitu

[mol/1000gH 2 O]

[V] NEK

E H

[V] NEW

a Me

Teoretyczna wartość E H

[V] NEW

CuSO 4 – 0.01

- 0.10

- 1.00

ZnSO 4 – 0.01

- 0.10

- 1.00

Opracowanie wyników :

Uzupełnić dane w kolumnach tablicy 1.

Obliczyć na podstawie wzoru Nernst’a teoretyczną wartość potencjału dla cynku i miedzi

w badanych roztworach. Do obliczeń przyjąć postać równania:

E +

059

log

Aktywność metalu ( a ) w zależności od stężenia roztworu ( C ) podaje zależność a = f × C .

Współczynniki aktywności f dla badanych stężeń zamieszczono w tabeli poniżej.

Potencjał metalu względem elektrody wodorowej obliczyć na podstawie wzoru:

E H = E NEW = E NEK(kal) + E,

Gdzie: E NEK(kal) = +0.244 V

E - mierzona wartość potencjału metalu w odniesieniu do E NEK.

Porównać wartości teoretyczne z danymi otrzymanymi w eksperymencie.

Tabela 2. Wartości f dla różnych stężeń elektrolitów.

Elektrolit

Stężenie roztworu w mol/1000 g H 2 O

0.01

0.1

1.0

CuSO 4

0.400

0.150

0.047

CuCl 2

0.720

0.501

0.411

ZnSO 4

0.387

0.150

0.044

ZnCl 2

0.731

0.515

0.399

Ćwiczenie 2. Pomiar SEM ogniwa Daniella

Sprzęt : - elektrody: Zn i Cu

- mostek elektrolityczny

- zlewki

- papier ścierny

- miernik potencjału

- przewody

Odczynniki: - CuSO 4 0.1M i 1.0 M

- ZnSO 4 0.1M i 1.0 M

Opis ćwiczenia :

Budujemy ogniwo ZnZnSO 4 ║CuSO 4 Cu przy stężeniu 0.1 M. Elektrody należy uprzednio

oczyścić papierem ściernym i odtłuścić alkoholem etylowym. Obwód zewnętrzny ogniwa zamykamy

miernikiem o dużej oporności wyjściowej (pomiar SEM jest pomiarem otwartego ogniwa) i

mierzymy potencjał do czasu jego ustalenia.

Ponownie budujemy ogniwo Daniella, używając roztworów o stężeniu 1.0 M oraz mierzymy

SEM tego ogniwa.

W opracowaniu wyników należy porównać mierzone doświadczalne wartości SEM ogniwa z

wartościami teoretycznymi obliczonymi na podstawie równania Nernsta..

Ćwiczenie 3. Polaryzacja ogniwa

Sprzęt: - elektrody Cu i Zn

- ogniwo Leclanche'go (suche ogniwo w wykonaniu handlowym)

- miernik potencjału

- opornica dekadowa

- przewody

Odczynniki: - CuSO 4 1.0M

Opis ćwiczenia :

Porównujemy polaryzację elektrod w ogniwie Daniella bez depolaryzatora z używanym

powszechnie ogniwem Leclanche'go z depolaryzatorem (tzw. ogniwo suche). Budujemy ogniwo

ZnZnSO 4 ║CuSO 4 Cu używając roztworów 1.0 M i łączymy z miernikiem za pomocą przewodów

dla wyznaczenia SEM ogniwa. Podobnie postępujemy z ogniwem Leclanche’go. Następnie zwieramy

ogniwo opornikiem dekadowym i mierzymy równolegle wartość potencjału dla danego oporu R.

Pomiar należy wykonać dla rezystancji podanych w poniższej tablicy.

W opracowaniu wyników wykreślić krzywe polaryzacji Ogniwa Daniella bez depolaryzatora i

ogniwa Leclanche’go z depolaryzatorem. Jakie praktyczne wnioski wynikają z tych pomiarów?.

Tabela. Polaryzacja ogniwa.

Rezystancja

R [ Ω ]

E ogniwa Daniell'a

[V]

E ogniwa Leclanche'go

[V]

100 kΩ

50 "

20 "

10 "

5 "

2 "

1 "

500 Ω

200 "

100 "

50 "

20 "

10 "

5 "

2 "

0 "

- ZnSO 4 1.0M

Ćwiczenie 4. Ogniwo stężeniowe. Pomiar SEM ogniwa.

Sprzęt: - elektrody Cu - 2szt.

- zlewki

- klucz (mostek)elektrolityczny

- cyfrowy miernik potencjału

- przewody

Odczynniki: - CuSO 4 o stężeniach:1.0 M, 0.1M, 0.01M

Opis ćwiczenia:

Budujemy ogniwa:

Cu0.01M CuSO 4 ║1.0 M CuSO 4 Cu

Cu0.10M CuSO 4 ║1.0 M CuSO 4 Cu

W obwód zewnętrzny ogniwa włączamy miernik potencjału i po ustaleniu się różnicy

potencjałów notujemy jej wartości.

W opracowaniu wyników wartości SEM zmierzone dla ogniwa 1 i 2 porównać z teoretycznie

obliczoną różnicą potencjału dla elektrody miedzianej w ćwiczeniu 1. Jaka powinna być teoretycznie

różnica potencjału elektrod dla reakcji Cu – 2e ⇔ Cu +2 przy zmianie stężenia elektrolitu o jedną i

dwie dekady?.

Ćwiczenie 5. Reakcje w oparciu o szereg napięciowy metali

Sprzęt:

- metale: Mg, Al, Zn, Fe, Cu.

- próbówki w statywie

- papier ścierny

Odczynniki: - roztw. CuSO 4

- roztw. HgCl 2

- roztw. FeSO 4

- 2.0 M HCl

- stężone kwasy * : HCl, HNO 3 , H 2 SO 4

Opis ćwiczenia:

Do probówek nalewamy po 1cm 3 roztworu, wkładamy metale i obserwujemy zjawiska

zachodzące w probówkach (np. wydzielanie się gazu, rozpuszczanie lub redukcję metalu). Na

podstawie obserwacji w punkcie opracowanie wyników uzupełnić równania reakcji:

Mg + HgCl 2 =

Al + HgCl 2 =

Zn + CuSO 4 =

Cu + HgCl 2 =

Fe + CuSO 4 =

Cu + HCl =

Cu + FeSO 4 =

Mg + HCl stęż. =

Zn + HCl stęż =

Cu + HNO 3 stęż. =

*UWAGA :

DOŚWIADCZENIE ZE STĘŻONYMI KWASAMI WYKONUJEMY POD

WYCIĄGIEM!!!

Plik z chomika:

Inne pliki z tego folderu:

Inne foldery tego chomika: