Мегаобучалка Главная | О нас | Обратная связь

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.

№№ электрод условия №№ электрод условия
1-1 Cu2+/Cu m=0,1, t = 35ºC 1-6 Ni2+/Ni m=0,05, t = 30ºC
1-2 Cu2+/Cu m=1, t = 30ºC 1-7 Cd2+/Cd m=0,1, t =25ºC
1-3 Zn2+/Zn m=0,01, t =20ºC 1-8 Cd2+/Cd m= 1,t=32ºC
1-4 Zn2+/Zn m=0,1, t =28ºC 1-9 Ag+/Ag m=0,1, t =25ºC
1-5 Ni2+/Ni m= 1, t =25ºC 1-10 Ag+/Ag m=0,01, t = 30ºC

 

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:

 

№№ Электрод1 а1 Электрод2 а2 Т0С
2-1 Cu2+/Cu 0,1 Cd2+/Cd 0,15
2-2 Zn2+/Zn 0,01 Cu2+/Cu 0,1
2-3 Ni2+/Ni Cu2+/Cu 0,01
2-4 Ag2+/Ag 0,1 Zn2+/Zn
2-5 Cu2+/Cu 0,1 Cu2+/Cu 0,01
2-6 Zn2+/Zn Zn2+/Zn 0,15
2-7 Cd2+/Cd 0,1 Cd2+/Cd

 

 

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.

 

№№ реакция №№ реакция
3-1 Mn + NiCl2 →MnCl2 + Ni 3-5 CuCl2 + H2→ Cu + 2HCl
3-2 Pb + CuSO4 → PbSO4 + Cu 3-6 Zn +H2SO4→ ZnSO4 + H2
3-3 Zn + CdSO4→ Cd + ZnSO4 3-7 Cd + CuCl2→CdCl2 + Cu
3-4 Zn + CuSO4→ Cu + ZnSO4 3-8 Cu+AgNO3→Cu(NO3)2+Ag

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.

 

Гальванический элемент  
4-1 Cd/CdSO4//H+/H2,Pt 4-5 Mn/MnSO4//CoCl2/Co
4-2 Pt,H2/HCl//CuCl2/Cu 4-6 Zn/ZnSO4//H+/H2,Pt
4-3 Zn/ZnSO4//KCl/AgCl/Ag 4-7 Ag/AgCl,HCl//CuSO4/Cu
4-4 Ni/NiCl2//AgNO3/Ag 4-8 Ni/NiSO4//HCl,AgCl/Ag

 

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.

 

№№ электрод №№ электрод
5-1 φ Сd2+/Cd = -0,393B 5-5 φ Co2+/Co = -0,215B
5-2 φ Zn2+/Zn = -0,706B 5-6 φ Fe2+/Fe= -0,384B
5-3 φ Zn2+/Zn = -0,356B 5-7 φ Pb2+/Pb= -0,113B
5-4 φNi2+/Ni = -0,220B 5-8 φ Ag+/Ag = 0,810B

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.

№№ соединение электрод φ0, В
6-1 AgCl Cl-/AgCl/Ag 0,222
6-2 PbSO4 SO42-/PbSO4/Pb -0,351
6-3 Hg2SO4 SO42-/Hg2SO4/Hg 0,615
6-4 CuCl Cl-/CuCl/Cu 0,153
6-5 Hg2Cl2 Cl-/Hg2Cl2/Hg 0,268
6-6 PbI2 I-/PbI2/Pb -0,365
6-7 ZnS S2-/ZnS/Zn -1,405
6-8 Ni(OH)2 OH-/Ni(OH)2/Ni -0,720

Приложение

Таблица 1

 

Стандартные электродные потенциалы в водных растворах при 250С

 

№ п/п электрод реакция φ0
Электроды, обратимые относительно катиона
H+,H H+ + ē = H -2,106
Al3+,Al Al3+ + 3ē = Al -1,662
Zn2+,Zn Zn2+ + 2ē = Zn -0,763
Fe2+,Fe Fe2+ + 2ē = Fe -0,440
Cd2+,Cd Cd2+ + 2ē = Cd -0,403
Ni2+,Ni Ni2+ + 2ē = Ni -0,250
Sn2+,Sn Sn2+ + 2ē = Ni -0,136
Pb2+,Pb Pb2+ + 2ē = Pb -0,126
Fe3+,Fe Fe3+ + 3ē = Fe -0,036
H+,H2 H+ + ē = ½H2 0,000
Cu2+,Cu Cu2+ + 2ē = Cu 0,337
Cu+,Cu Cu+ + ē = Cu 0,521
Ag+,Ag Ag+ + ē = Ag 0,799
Hg22+,Hg ½ Hg22+ + ē = Hg 0,798
Электроды, обратимые относительно аниона
O2, OH- 1/2O2 + H2O + 2ē = 2OH- 0,401
Br2(ж),Br - 1/2Br2 + ē = Br- 1,065
Cl2(г ) ,Cl 1/2Cl2 + ē = Cl- 1,360
Электроды второго рода
Al, Al(OH)3, OH- Al(OH)3 +3ē = Al + 3OH- -2,30
Zn, Zn(OH)2, OH- Zn(OH)2+ 2ē = Zn + 2OH- -1,245
Cd, Cd(OH)2, OH- Cd(OH)2+ 2ē =Cd + 2OH- -0,809
Ag, AgCl, Cl- AgCl + ē= Ag + Cl- 0,222
Hg, Hg2Cl2, Cl- 1/2Hg2Cl2 + ē = Hg + Cl- 0,268
Ag, Ag2SO4, SO42- Ag2SO4 + 2ē = Ag + SO42- 0,654
Pb, PbSO4, SO42- PbSO4 + 2ē = Pb + SO42- -0,359

 





Читайте также:





Читайте также:
Как распознать напряжение: Говоря о мышечном напряжении, мы в первую очередь имеем в виду мускулы, прикрепленные к костям ...
Почему человек чувствует себя несчастным?: Для начала определим, что такое несчастье. Несчастьем мы будем считать психологическое состояние...

©2015 megaobuchalka.ru Все права защищены авторами материалов.

Почему 3458 студентов выбрали МегаОбучалку...

Система поиска информации

Мобильная версия сайта

Удобная навигация

Нет шокирующей рекламы



(0.011 сек.)