Архитектура Аудит Военная наука Иностранные языки Медицина Металлургия Метрология Образование Политология Производство Психология Стандартизация Технологии |
Косвенные потенциометрические методы.
Чаще всего потенциометрические измерения используют для определения точки эквивалентности в титриметрическом анализе – потенциометрическое титрование. В ациди- или алкалиметрии в качестве индикаторного электрода применяют стеклянный электрод, т.к. его потенциал зависит от рН среды. В оксидиметрическом титровании применяют редокс – электрод. В осадительном и комплексиметрическом – ионоселективные электроды. Для определения точки эквивалентности строят кривую титрования (рис.12) – график зависимости ЭДС измерительной цепи от объёма прилитого титранта. Рис. 12. Определение точки эквивалентности в потенциометрическом титровании: а) по графику ; б) по графику
Затем проецируют точку перегиба кривой титрования на ось абсцисс (рис.12, а). Более точно искомое значение можно определить по графику изменения приращения потенциала на единицу, добавляемого объёма титранта ∆ φ /Δ V в зависимости от общего объёма прилитого титранта (рис 12, б). ПРИМЕРЫ РЕШЕНИЯ ЗАДАЧ И ЗАДАНИЯ ДЛЯ САМОСТОЯТЕЛЬНОЙ РАБОТЫ. Задача№1: Рассчитать потенциал кадмиевого электрода, опущенного в водный раствор сульфата кадмия с активностью ионов кадмия 0, 015, при температуре 30º С. Решение: Электродная реакция может быть записана следующим образом: Cd2+ +2ē → Cd Количество электронов, участвующих в данной электродной реакции n = 2 Равновесный электродный потенциал рассчитываем по уравнению Нернста: RT φ = φ º + · ln(aCd2+), zF
φ = -0, 403+(8, 314·303/2·96485)ln 0, 015 = - 0, 4578 B Задание №1 : Рассчитайте потенциалы электродов при следующих условиях. Средние коэффициенты активности взять из справочника.
Задача№2 Рассчитать ЭДС гальванического элемента, составленного из полуэлементов Zn2+/Zn и Cu2+/Cu при температуре 20º С, если активности ионов цинка и меди равны 0, 1 и 0, 05 соответственно. Решение. Zn2++ 2ē → Zn φ º Zn2+/Zn = -0, 763В, Cu2+ + 2ē → Cu φ º Cu2+/Cu = 0, 337В. Уравнение окислительно-восстановительной реакции записывается следующим образом: Cu2+ + Zn → Cu + Zn2+, следовательно, ЭДС гальванического элемента может быть рассчитана на основе уравнения Нернста по формуле: RT Е =Еº + ln(aCu2+/aZn2+), zF Где Еº = φ º Cu2+/Cu - φ º Zn2+/Zn = 0, 337 –(- 0, 763) = 1, 1В, z = 2 Т = 293К Е = 1, 1 + (8, 314·293/2·96500)ln(0, 05/0, 1) = 1, 0913В
Задание №2 Рассчитайте ЭДС гальванического элемента при следующих условиях:
Задача №3: Как должен быть составлен гальванический элемент, чтобы в нёмпротекала следующая химическая реакция: 2Ag + Hg2Cl2 = 2AgCl + 2Hg. Чему равна стандартная ЭДС элемента? Решение. При работе гальванического элемента серебро окисляется, а ртуть восстанавливается: Ag – ē → Ag+ Hg22+ + 2ē → 2Hg Следовательно, хлорсеребряный электрод – отрицательный, а каломельный – положительный. Гальванический элемент можно записать следующим образом: Ag/AgCl, KCl//KCl, Hg2Cl2/Hg. Стандартные потенциалы электродных реакций: φ 0Ag+/Ag = 0, 222B φ 0Hg22+/Hg = 0, 268B. Стандартная ЭДС гальванического элемента: Е0 = 0, 268 – 0, 222 = 0, 046В
Задание 3. Составьте гальванический элемент, чтобы в нём протекали следующие реакции и рассчитайте его ЭДС в стандартных условиях.
Задача №4 Написать химическую реакцию, протекающую в данном гальваническом элементе в стандартных условиях: Pt/H+, MnO4-, Mn2+ //Co3+, Co2+ /Pt. Решение: В таблице стандартных потенциалов находим потенциалы электродных реакций: MnO4- +8H+ + 5ē → Mn2+ +4H2O φ ° = 1, 51B, Co3+ + ē → Co2+ φ ° = 1, 81B. Следовательно на левом электроде будет происходить окисление Mn2+, а на правом – восстановление Co3+. Тогда протекающая в элементе реакция запишется следующим образом: 5 Co3+ + Mn2+ +4H2O = 5Co2+ +8H+ + MnO4- Задание 4. Написать химическую реакцию, протекающую в указанном гальваническом элементе и рассчитать его ЭДС в стандартных условиях.
Задача 5. Рассчитать активность ионов кобальта, если при температуре 298К ЭДС гальванического элемента Co/CoSO4//H+/H2, Pt составляет 0, 25В. Решение: В гальваническом элементе протекает реакция: 2H+ + Co → H2 +Co2+. Кобальтовый электрод является отрицательным, а водородный – положительным. Тогда ЭДС гальванического элемента: E = φ °+ - φ - φ - = φ °+ - E φ °+ = 0 φ - = -E φ (Co2+/Co) = -E = -0, 25B RT φ (Co2+/Co) = φ °(Co2+/Co) + ln(aCo2+) zF Решая данное уравнение относительно aCo2+, получаем: aCo2+ = 8, 268 Задание№5 Рассчитать активности ионов металла в растворе, если известны потенциалы электродов.
Задача 6: Рассчитать произведение растворимости хлорида меди при Т = 298 К, если стандартный потенциал электрода Cl-/CuCl/Cu φ 0Cl-/CuCl/Cu = 0, 137В, а стандартный потенциал медного электрода φ 0Cu2+/Cu =0, 521 В. Решение: На электроде протекает реакция: CuCl + ē → Cu + Cl- Стандартный потенциал электрода второго рода: RT φ = φ 0 Cu+/Cu + ln(aCu2+) zF
ПР = aCu+ · aCl-, aCu+ = ПР/ aCl-,
RT RT φ = φ 0 Cu+/Cu + ln·ПР - ·ln(aCl-), zF zF или RT φ = φ 0Сl-/CuCl/Cu - ·ln(aCl-), zF
RT φ 0Сl-/CuCl/Cu = φ 0Сu+/Cu + ·lnПР. zF
Из последнего соотношения выражаем значение ПР и подставляем числовые значения: lnПР = -14, 94, ПР = 3, 19 · 10-7
Задание 6. Рассчитать ПР соединений, если известны потенциалы электродов второго рода.
Приложение Таблица 1
Стандартные электродные потенциалы в водных растворах при 250С
ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ.
Лабораторная работа №1. Популярное: |
Последнее изменение этой страницы: 2016-04-10; Просмотров: 775; Нарушение авторского права страницы