Ć wiczenie nr 59 wyznaczanie standardowej siły elektromotorycznej ogniwa



Pobieranie 27.14 Kb.
Data02.05.2016
Rozmiar27.14 Kb.

Ć W I C Z E N I E Nr 59




WYZNACZANIE STANDARDOWEJ SIŁY ELEKTROMOTORYCZNEJ OGNIWA




Cel ćwiczenia


Celem ćwiczenia jest wyznaczenie standardowej siły elektromotorycznej ogniwa, Eo, zbudowanego z elektrod: chinhydronowej i chlorosrebrowej zanurzonych w roztworze kwasu solnego o molalności m. Schemat tego ogniwa można zapisać następująco:

Ag ‌ AgCl ‌ HCl (m), C6H4O2, C6H4(OH)2 ‌ Pt
Chinhydron jest równomolową mieszaniną chinonu, C6H4O2 i hydrochinonu, C6H4(OH)2.

W ogniwie zachodzi reakcja chemiczna



2Ag(s) + C6H4O2(aq) + 2H+(aq) + 2Cl-(aq) = C6H4(OH)2(aq) + 2AgCl(s)
SEM ogniwa, E, równa jest różnicy potencjałów elektrod chinhydronowej i chlorosrebrowej E = Echin - Echls

Na elektrodzie chlorosrebrowej zachodzi reakcja cząstkowa: AgCl(s) + e = Ag(s) + Cl-(aq)

Potencjał tej elektrody zgodnie z wzorem Nernsta zależy od aktywności jonów chlorkowych,



Echls = - ln ; gdzie: - potencjał standardowy elektrody, R - stała gazowa, T – temperatura, F – stała Faraday’a.
Na elektrodzie chinhydronowej zachodzi reakcja cząstkowa:

C6H6O2 + 2H+ + 2e = C6H6 (OH)2

Potencjał tej elektrody zależy od aktywności jonów wodorowych, zgodnie z wzorem



Echin = E + ln

Równanie na SEM tego ogniwa przyjmuje zatem postać



E = E - + ln = Eo + ln

gdzie: Eo jest jest standardową siłą elektromotoryczną ogniwa, równą różnicy standardowych potencjałów obu elektrod: Eo = E -


Aktywność jonów wodorowych i chlorkowych jest powiązana z molalnością m (mol/kg) roztworu HCl i średnim współczynnikiem aktywności jonów,

= · = m2

gdzie: , oraz = ,


Stąd SEM ogniwa jest zależna od molalności roztworu m i średniego jonowego współczynnika aktywności,

E = Eo + ln m2= Eo + 2·2,3log m + 2·2,3 log

Zgodnie z granicznym prawem Debye’a-Hückel’a dla elektrolitów rozcieńczonych


(I < 0,01) średni współczynnik aktywności, , można wyliczyć ze wzoru:

log = - A │ zz-

gdzie - jest siłą jonową roztworu, = ½ Σmiz2i.

Dla elektrolitów typu 1-1, moc jonowa równa jest molalności m.

Stąd wzór na SEM ogniwa przyjmuje postać


E = Eo + 2·0,059 log m - 2 · 0,059·A·

z której po przekształceniu uzyskujemy prostoliniową zależność



y ≡ E – 0,118 log m = Eo – 0,118·A·
Jeśli przyjmiemy, że y = E – 0,118 log m oraz b = 0,118·A to uzyskujemy prostoliniową funkcję

y = Eo - b·

z której można wyznaczyć standardową siłę elektromotoryczną badanego ogniwa, Eo.


Wykonanie ćwiczenia


  1. Przygotować pehametr do pomiaru SEM: nacisnąć czerwony przycisk „Sieć” oraz przycisk „mV”.




  1. W kolbach miarowych o pojemności 100 ml przygotować roztwory HCl o stężeniach w zakresie od
    10-3 do 10-1 mol/kg, uzgodnionych z prowadzącym ćwiczenie asystentem. Roztwory te sporządzić rozcieńczając kolejno, to znaczy z roztworu o stężeniu m1 sporządzić roztwór o stężeniu m2 i dalej:
    m2 → m3, itd).




  1. Zlewkę o pojemności 50 ml przepłukać wodą destylowaną, a następnie roztworem kwasu
    o najniższym stężeniu. Roztworem tym napełnić zlewkę do połowy, wsypać szczyptę chinhydronu (jest on trudnorozpuszczalny w wodzie), roztwór zamieszać bagietką i wstawić elektrody pomiarowe.




  1. Po upływie 5 min. zmierzyć wartość SEM. Pomiar powtórzyć trzykrotnie w krótkich odstępach czasu. Zmierzone wartości SEM powinny być zbliżone.

UWAGA: Dalsze pomiary wykonywać w kolejności rosnących stężeń.


  1. Zlewkę opróżnić i po przepłukaniu następnym roztworem kwasu, napełnić zlewkę tym roztworem, dodać odrobinę chinhydronu, zamieszać bagietką i zmierzyć SEM jak poprzednio. Wyniki pomiarów zestawić
    w tabeli 1, a następnie wyliczyć wartość średnią SEM, .




  1. Po zakończeniu pomiarów ogniwo pomiarowe pozostawić w zlewce z wodą destylowaną.

Tabela 1


Stężenie HCl

m (mol/kg)

SEM

E1

E2

E3

(V)


















Opracowanie wyników





  1. W tabeli 2 zestawić dla poszczególnych roztworów HCl, wartości, m, , oraz wyniki obliczeń y korzystając z równania: y = - 0,118 log m.

Tabela 2.

m (mol/kg)



(V)

y=- 0,118 log m (V)
















  1. Sporządzić wykres zależności y = f(). Poprzez ekstrapolację prostej do wartości = 0 na wykresie wyznaczyć wartość standardowej SEM ogniwa, Eo.

  2. Porównać otrzymaną wartość Eo z wartością teoretyczną obliczoną jako różnicę potencjałów standardowych obu elekrod. Dla elektrody chlorosrebrowej:

Eochls = 0,222 V, a dla elektrody chinhydronowej: Eochin = 0,699 V.

Obliczyć błąd względny wyznaczonej wartości standardowej SEM ogniwa.


©absta.pl 2016
wyślij wiadomość

    Strona główna