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/ΔV 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 30ºС. 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 = φº+ · 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 20ºС,если активности ионов цинка и меди равны 0,1 и 0,05 соответственно. Решение. Zn2++ 2ē → Zn φº Zn2+/Zn = -0,763В, Cu2+ + 2ē → Cu φº 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 = φº Cu2+/Cu - φº 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: φ0Ag+/Ag = 0,222B φ0Hg22+/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 φ0Cl-/CuCl/Cu = 0,137В, а стандартный потенциал медного электрода φ0Cu2+/Cu =0,521 В. Решение: На электроде протекает реакция: CuCl + ē → Cu + Cl- Стандартный потенциал электрода второго рода: RT φ = φ0 Cu+/Cu + ln(aCu2+) zF
ПР = aCu+ · aCl-, aCu+ = ПР/ aCl-,
RT RT φ = φ0 Cu+/Cu + ln·ПР - ·ln(aCl-), zF zF или RT φ = φ0Сl-/CuCl/Cu - ·ln(aCl-), zF
RT φ0Сl-/CuCl/Cu = φ0Сu+/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
Популярное: Почему человек чувствует себя несчастным?: Для начала определим, что такое несчастье. Несчастьем мы будем считать психологическое состояние... Генезис конфликтологии как науки в древней Греции: Для уяснения предыстории конфликтологии существенное значение имеет обращение к античной... Модели организации как закрытой, открытой, частично открытой системы: Закрытая система имеет жесткие фиксированные границы, ее действия относительно независимы... Почему двоичная система счисления так распространена?: Каждая цифра должна быть как-то представлена на физическом носителе... ©2015-2024 megaobuchalka.ru Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав. (2685)
|
Почему 1285321 студент выбрали МегаОбучалку... Система поиска информации Мобильная версия сайта Удобная навигация Нет шокирующей рекламы |