Возможность осуществления окислительно-восстановительных реакций

Пользуясь таблицей потенциалов, определите, будут ли протекать следующие окислительно-восстановительные реакции и проверьте опытным путем свои выводы:

1) 2KMnO4 + 16HCIконц. ® 2MnCI2 + 5CI2 + 2KCI + 8H2O

Возможность осуществления окислительно-восстановительных реакций - student2.ru

Напишите уравнение Нернста для этих реакций.

Гальванические элементы

Гальванический элемент составляют из двух полуэлементов, соединенных друг с другом солевым мостиком. Полуэлемент представляет собой сосуд с раствором электролита, контактирующий с соответствующим металлом. В качестве солевого мостика используют H-образную трубку, концы которой с одной стороны соединены резиновым шлангом. В нее наливают насыщенный раствор хлорида калия выше перемычки, и концы трубки закрывают ватными тампонами, причем вата должна немного выступать за края во избежание образования изолирующих воздушных пузырей. Повернув мостик вниз тампонами, легким постукиванием удаляют пузырьки воздуха из токопроводящей части и замыкают им полуэлементы.

При составлении нового гальванического элемента насыщенный раствор хлорида калия и ватные тампоны в солевом мостике должны заменяться на свежие.

Перед экспериментом металлические пластины и контакты электродов нужно зачищать наждачной бумагой и промывать дистиллированной водой.

а) Определение потенциала отдельного электрода

С помощью цифрового вольтметра измерьте ЭДС гальванического элемента, составленного из хлорсеребряного и медного (0,1 М раствор CuSO4) электродов:

(–) Аg│АgCI│KCI│ Cu2+│Cu (+).

Потенциал хлорсеребряного электрода указан на нем. Потенциал медного полуэлемента рассчитайте по формуле

Ex = EСu – Eкал ; EСu = Ex + Eкал

Сравните экспериментальное значение Возможность осуществления окислительно-восстановительных реакций - student2.ru с вычисленным по уравнению Нерста, используя активную концентрацию сульфата меди 1): а = γ·CМ

Полуэлемент Концент- рация раствора   ЭДС из опыта Ехсэ Потенциал электрода из опыта Потенциал электрода из уравнения Нернста % ошибки
Сu2+| Сu 0,1моль×л-1

б) Медно-цинковые гальванические элементы

Используя отдельные полуэлементы Сu2+| Сu и Zn2+| Zn с растворами различных концентраций (согласно таблице), составьте гальванические элементы Сu-Zn, измерьте их ЭДС.

Сравните полученные результаты с вычисленными по уравнению Нернста с учетом активностей растворов 1).

Результаты запишите в таблицу:

Концентрация электролита СuSО4 ZnSO4 ЭДС элемента из опыта ЭДС из уравнения Нернста % ошибки
0,1 М 0,1 М      
0,1 М 0,005 М      

Напишите уравнения электродных процессов.

в) Концентрационный гальванический элемент

Измерьте ЭДС концентрационного ХИТ, используя полуэлементы Сu2+| Сu с 0,1 М и 0,005 М растворами СuSO4.

Сравните полученный результат с вычисленным по уравнению Нернста с учетом активностей растворов.

Результаты запишите в таблицу

Полуэлемент Концентрация I II ЭДС из опыта ЭДС из уравнения Нернста % ошибки
Сu2+| Сu 0,1 М 0,005 М      

Напишите уравнения электродных процессов

г) Определение электродного потенциала redox-электрода в нестандартных условиях.

В качестве redox-электродаиспользуется изомолярная смесь ([Fe(CN)6]3-, [Fe(CN)6]4–│Pt)в нестандартных условиях.

В качестве электрода сравнения − хлорсеребряный электрод (ХСЭ) (Ag│AgCl│Cl-, Ехсэ = 0,2 В). Инертная Pt-проволока (проводник 1 рода) redox-электрода впаяна в стеклянную трубку и подключена к прибору в комплекте с электродом сравнения.

Проведение эксперимента:

Измерьте значения ЭДС (Егэ) заданного гальванического элемента для чего

1. В пластмассовый стаканчик налейте по 7 мл изомолярных (5*10-3 М) растворов солей трёхвалентного (Fe3+) и двухвалентного (Fe2+) железа: К3[Fe+3(CN)6] - гексацианоферрата (III) и К4[Fe+2(CN)6] - гексацианоферрата (II)калия. Смесь, содержащую окисленную и восстановленную формы реагента, перемешайте стеклянной палочкой.

2. Стаканчик с дистиллированной водой держите левой рукой, а правой отведите в сторону круглый столик. Освободив электроды, снимите с них капли воды фильтровальной бумагой.

3. Погрузите электроды в исследуемый раствор. Нажмите кнопку «ВКЛ».

4. Нажмите кнопку «РЕЖИМ» и установите единицы измерения «мВ».

5. Запишите значение ЭДС гальванического элемента. (Егэкат- Еанодаredox –Ехсэ)

6. Выключите прибор. Электроды погрузите в дистиллированную воду.

7. Рассчитайте электродный потенциал redox-электрода в нестандартных условиях:

а) по результатам измерения: Е redox = ЕГЭ (измеренная величина)+ Ехсэ

б) по уравнению Нернста, подставляя под знак lg активные (а) концентрации потенциалопределяющих ионов

[Fe(CN)6]3-(ок. ф.) и [Fe(CN)6]4-(вос. ф.) (а=γ*c)

Еredox = Е0redox + Возможность осуществления окислительно-восстановительных реакций - student2.ru = Е0redox + 0,059 Возможность осуществления окислительно-восстановительных реакций - student2.ru *) = Е0redox + 0,059 (lg γ ок. ф. - lg γ вос. ф.)

γ – коэффициент активности, зависящий от ионной силы (J) раствора. lgγ = - Возможность осуществления окислительно-восстановительных реакций - student2.ru

J = 0,5 ΣCi·Zi2 =

= 0,5*( 2,5*10-3 *32 +2,5*10-3*42 +7*2,5*10-3 *1) = 0, 04

окисл. форма восстан. форма ионы К+

lg γ ок.ф.= - Возможность осуществления окислительно-восстановительных реакций - student2.ru = - 0,75lg γ вос. ф.= - Возможность осуществления окислительно-восстановительных реакций - student2.ru = - 1,333(cм. тему «Растворы», стр. )

  Анод     Катод   ЭДСг.э.     Ехсэ     Е0redox   Е redox опыт   Еredox теор.   Ошибка опыта
               

Напишите уравнения электродных реакций.

Аккумуляторы

а) Свинцовый аккумулятор

В U – образную трубку налейте до половины 20%-ного раствора серной кислоты и погрузите два зачищенных свинцовых электрода. При помощи прибора убедитесь в отсутствии тока. Подключите электроды к сети постоянного тока и пропустите ток в течение 3 – 5 минут. Отключите электроды и убедитесь в наличии тока в аккумуляторе.

Напишите уравнения электродных процессов при зарядке, химическую реакцию при работе аккумулятора и уравнение Нернста для этого аккумулятора.

б) Щелочной аккумулятор

В U – образную трубку налейте до половины 20%-ный раствор КОН и погрузите зачищенные железный и никелевый электроды. При помощи прибора убедитесь в отсутствии тока. Подключите плюс постоянного тока к никелевому электроду, минус – к железному и пропустите ток в течение 3 – 5 минут. Отключите электроды и убедитесь в наличии тока в аккумуляторе после зарядки.

Напишите уравнения электродных процессов при зарядке, химическую реакцию при работе аккумулятора и уравнение Нернста для этого аккумулятора

Возможность осуществления окислительно-восстановительных реакций - student2.ru


Наши рекомендации