1. Собрать модель элемента Якоби-Даниэля, для чего:
● в один из стаканчиков на одну треть налить 1 М раствор ZnSO4, а в другой – 1 М раствор CuSO4, замкнуть внутреннюю цепь, соединив электролиты электролитическим ключом;
● медную и цинковую пластины зачистить наждачной бумагой, промыть водой и осушить фильтровальной бумагой;
● опустить пластины в растворы соответствующих солей.
2. Подключить электроды к цифровому вольтметру: медный к клемме
«1–10», цинковый – к клемме «0» (сзади прибора).
3. Род работы прибора поставить на «U», предел измерений «1–10».
4. Включить цифровой вольтметр в сеть и измерить напряжение элемента.
Б. Работа гальванического элемента в режиме разряда
1.Собрать электрическую цепь по схеме 1 (рис. 6.3.), при этом тумблер амперметра установить на «1,5 А».
2. После замыкания цепи сразу начать снимать вольт-амперную характеристику, для чего постепенно увеличивая ток (на 4–6 делений) путем уменьшения сопротивления (ручку резистора вращать вправо) измерять напряжение элемента. Измерения вести во всем диапазоне величин сопротивления (до упора ручки резистора).
3. Данные занести в таблицу.
Схема 1 Схема 2
Рис. 6.3. Измерительные схемы
В. Работа гальванического элемента в режиме заряда
1. Собрать электрическую цепь по схеме 2 (обратить внимание на изменение полярности при подключении амперметра).
2. Ручку резистора поставить в крайнее левое положение и оставить так до окончания измерений.
3. Включить выпрямитель и, вращая его ручку, повышать ток в цепи (на 10–12 делений амперметра).
4. Записывать показания вольтметра и амперметра в таблицу (измерения вести до напряжения 2 В).
R = 16,4∙103 Ом
|
|
| Режим разряда | Режим заряда | ||
| Iразр, mA | Uразр, В | Iзар, mA | Uзар, В |
На основании полученных данных
1. Рассчитать теоретическое значение ЭДС, принимая активности ионов цинка и меди равными 1, и сравнить с опытными данными.
2. Построить зарядную и разрядную вольт-амперные кривые.
3. Записать уравнения электродных процессов при разряде и заряде гальванического элемента.
4. Объяснить влияние плотности тока на напряжение гальванического элемента при его разряде и заряде.
КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫИ ЗАДАЧИ
1. Что называется поляризационной кривой?
2. Какие причины вызывают поляризацию электродов?
3. Что такое коэффициент активности и как он связан с концентрацией раствора?
4. Возможно ли за счет изменения концентрации ионов меди и цинка в элементе Якоби–Даниэля изменить направление тока в нем?
5. Вычислите ЭДС свинцового аккумулятора
Pb, PbSO4 │H2SO4 (aq) │PbSO4, PbO2 при 298 К и 1 М концентрации кислоты. Стандартные потенциалы электродов Pb, PbSO4 │SO42- (aq)
и PbSO4, PbO2 │SO42- (aq) соответственно равны -0,359 и 1,685 В. Средний коэффициент активности H2SO4 в 1 М растворе равен 0,137. Напишите уравнения электрохимических реакций, происходящих при разряде и заряде аккумулятора.
Работа № 12. Изучение окислительно-восстановительных гальванических элементов
Цель работы – изучение устройства и принципа работы гальванических элементов − химических источников тока (ХИТ) с окислительно-восстановительными электродами. Знакомство с методом измерения электродных потенциалов и электрохимических характеристик ХИТ. Использование результатов электрохимических измерений для расчета термодинамических параметров реакций.
|
|
Оборудование
1. Высокоомный вольтметр – рН-метр (рН-340) для измерения потенциалов.
2. Хлорсеребряный электрод сравнения.
3. Штатив с измерительными бюретками.
4. Электролитический ключ (U-образная стеклянная трубочка, заполненная КС1 и агар-агаром для увеличения вязкости раствора).
5. Штатив с двумя пробирками.
6. Два угольных (инертных) электрода.