Н.Ф. Клещёв и др. - Задачник по аналитической химии (1110107), страница 21
Текст из файла (страница 21)
104 Следовательно, 24,2 С[Спг~) = = 0,668 моль/дмз. 241,6 . 0,15 Подставляем значение С(Спг+) в уравнение Пернета: 0,058 Е = 0,345 + — 18 0,668 = 0,345 — 0,0051 = 0,340 В. 2 Потенциал одного электрода относительно другого определяют как разность потенциалов этих электродов, измеренных относительно нормального водородного, при этом всегда от большей величины отнимают меньшую.
Следовательно, ЭДС элемента, составленного из медного и насыщенного хлорсеребряного электродов, Е = Š— Е = 0,340 — 0,201 = 0,139 В. Пример 8.7. Потенциал хингидронного электрода по отношу нию к нормальному каломельному равен 0,170 В при 20'С. Вычислить рН раствора. Р е ш е н и е. рН = — 18[Н+]. Потенциал хингидронного электрода (Е ) связан с концентрацией ионов водорода в растворе или рН уравнением: Е = 0,699 + 0,058 18[Н+] = 0,699 — 0,058 рН. Электродвижущая сила элемента, составленного из хингидронного (Е ) и каломельного [Е ) электродов, равна х к Е=Š— Е =0,170В. Е = 0,282 В (находят по справочнику).
Следовательно, 0,170 = 0,699 — 0,058рН вЂ” 0,282; 0,699 — 0,282 — 0,170 рН вЂ” — 4,19. 0,058 Пример 8.8. Вычислить потенциал водородного электрода, опущенного в раствор 0,05 М НСООН, на 50% отгитрованной 0,05М КОН. Р е ш е н и е. Потенциал водородного электрода равен Е = = — 0,058 18[Н']. Следовательно, нужно вычислить концентрацию ионов водорода в растворе. В результате протекания реакции: НСООН + КОН НСООК + П О в растворе наряду со слабым электролитом НСООН будет находиться и сильный электролит НСООК.
Ионы Н+ образуются при диссоциацнн слабого электролита; для определения их концентрации воспользуемся уравнением константы ионизацни: [Н'] [НСОО ] К= [НСООН] 105 К = 1,84 ° 10 4 (находят по справочнику). В момент, когда кислота оттитрована на 50%, [ПСООН~ = [НСОО ]. Следовательно, [Н'] = = К = 1,84 ° 10 4 моль/дмз, отенциал водородного электрода в момент, когда раствор оттитроваи на 50%, равен Е = 0,058 181,84 10" = -4),217 В.
Пример 8.9. Вычислить потенциал платинового электрода, помещеныого в раствор ГеБОе, на 99% оттитрованного раствором КМпО,. Р е ш е н и е. Потенциал платинового электрода — электрода третьего рода — определяется природой сопряженной окислительно-восстановительной пары и концентрацией ее окисленной и восстановленной форм. В данном растворе имеется пара Гез' + е-, Гез' для которой [Газ+] Е' з+ з+ — — О,Т7 В; Е = 0,77 + 0,058 16 —.
се~ /ге~ ' ' ' ' [Г з+] Поскольку исходный раствор отгитрован на 99%, то [Гез']/[Гез'] = 99/1 и 100, Следовательно, Е = 0,77 + 0,058 1я10 = 0,8Т6 В. о'.Я,й Конгпрольные вопросы 1. На чем основаны потенциометрические методы анализа? 2. Напишите уравнение Нернста и поясните смысл входящих в него величин. 3. В чем сущность прямой потенциометрии и потенциометрического титрования? 4. Какой электрод называется индикаторным и какой — электродом сравнения? 5. Каково назначение ионселективных электродов? 6.
Какими методами определяют конечную точку потенциометрического тптрования? 7. В чем сущность методов иекомпенсационного и компенсационного титровапия? 8. Каково назначение электрода сравнения в потенциометрическом титровании? 9. Как на практике измеряют рН раствора? 1О. От чего зависит величина скачка потенциометрического титроваыия? 11. С какими индикаторными электродами выполняют титрьг ванне в методах кислотно-основного титроваыия, редоксиметрии и комплексообразования? 12. Как определяют точку эквивалентности на кривой потенциометрического тптровапия? 106 о.у.о. Задачи для сажостоятелзнозо решения 24.
Вычислить потенциал медного электрода, помещенного в раствор, содержащий 16 г Сп804 в 1000 смз раствора, относительно стаыдартыого водородного электрода. 25. Вычислить потенциап алюминиевого электрода, помещеныого в раствор, содержащий 2Т г А1С1з в 200 смз раствора, относительно стандартного водородного электрода. 26. Вычислить потенциал хингидронного электрода, находящегося в растворе кислоты с рН = 2, по отношению к стандартному водородному электроду. 27. Чему равен потенциал водородного электрода в 0,1 М растворе хлороводородной (соляной) кислоты? 28. Чему равен потенциал водородного электрода в 0,02 М растворе уксусной кислоты? 29. Вычислить потенциал серебряного электрода, помещенного в раствор, содержащий 0,2 моль АЕХОз в 500 смз раствора, относительно децинормального хлорсеребряного электрода. 30.
Чему равен потенциал никелевого электрода, помещенного в насыщенный раствор гидроксида никеля, относительно насыщенного каломельного электрода? 31. Железный электрод помещен в раствор, содержащий 20,5 г ГеЯОе ° 7Н10 в 100 смз раствора. Вычислить его потенциал по отношению к нормальному каломельному электроду. 32. Платиновый электрод помещен в раствор, содержащий 15,8 г КМпОе и 2,23 г Мп80е ° 4Н10 в 0,5 дмз раствора; рН = 1. Вычислить потеыциал его относительно стандартного водородного электрода. 33. На сколько милливольт изменится потенциап серебряного электрода, помещенного в 200 смз 10 з М раствора ХНеЯСХ, после прибавления к нему 10 смз/2 ° 10 з М раствора А8ХОз? 34.
Рассчитать потенциап хингидронного электрода, находящегося в 0,1 М растворе НС1, оттитрованном 0,1 М раствором КОН ыа а) 50%; б) 99%; в) 100%; г) 100,1%о. 35. Рассчитать потенциап платинового электрода в растворе Ге804, оттитрованном раствором КзСгз01 на а) 50%; б) 90о5', в) 99%; г) 100%; д) 100,1%. Концентрация ионов водорода в растворе равна 1 моль/дмз. 36. Рассчитать потенциал водородного электрода в 0,01 М растворе НСООН, оттитрованном 0,01 М раствором ХаОН ыа а) 10%; б) 50%; в) 90%; г) 100%; д) 100,1%. 37, Рассчитать потенциал водородного электрода в 0,05 М растворе ХН40Н, отгитрованном 0,05 М раствором НС1 на а) 10%; б) 50%; в) 99,9%; г) 100%; д) 100,1%.
38. Рассчитать потенциал серебряного электрода по отношению к нормальному хлорсеребряному в 10 з М растворе К1, оттитрованном 10 2 М раствором А6ХОЗ на а) 50%; б) 90%; в) 99,9%; г) 100%; д) 100,1%. 39. Вычислить потенциал серебряного электрода по отношению к нормальному хлорсеребряному в 10 з М растворе КС!, отгитрованном 1О з М раствором АЕХОз на а) 50% б) 90%; в) 99,9%; г) 100%; д) 100,1%. 1ЗТ е -аг Щяяясои»И ляяянцияя, 0 103 40. Вычислить потенциал платинового электрода по отношению к стандартному водородному в 5 ° 10 М раствора ИН»УОр, оттитоованном оаствопом Ре804 такой' же концентрации на а) 10то; б) 50%; в) 99,9%; г) 100%; д) 100,1%. 41. Вычислить потенциал водородного электрода в 20 сме 0,1 М раствора НеРО» при титровании ее 0,1 М раствором ХаОН.
Добавлено титранта: а) 10 смг; б) 15 сме; в) 20 сме. 8.4. Вольтзыпероыегрии Вольтамперометрия включает в себя группу электрохимическнх методов анализа, основанных на изучении поляризационных кривых. Этн методы — полярография и амперометрическое титрование — имеют множество разновидностей и модификаций, и некото ые из них играют важную роль в практике аналитической хи- Р мни.
Наиболее распространена постоянно"токовая полярография. Полярографическая установка состоит из источника постоянного тока, делителя напряжения, панельного (обычно ртутного) электр»г да и вспомогательного (обычно ртутного) электрода. Для измерения силы тока в систему подключают микроамперметр. Электроды помещены вместе с исследуемым раствором в электролизере (ячейка).
Наложенное на электролитическую ячейку напряжение вызывает поляризацию анода и катода: В=)г — )г +И, а и где 4 — сила тока,  — сопротивление раствора, у и 14 — потенциа- лы анода и катода. Если уменьшить сопротивление раствора, добавив сильный электролит (фон), то величина И (падение потенциала в растворе) будет настолько малой, что ею можно пренебречь. Потенциал анода практически остается постоянным во время алек олива так как плотность тока мала и относительно большая е поверхность анода не поляризуется.
Тогда потенциал капающ го поляризующего катода с небольшой поверхностью будет равен Е = — рг . к' Часто в полярографических измерениях вместо слоя ртути на дне сосуда применяют неполяризующнйся насыщенный каломельный электрод, потенциал которого принимают равным нулю. Полярографические данные получают путем измерения тока, проходящего через электролитнческую ячейку, как функции потенциала, налагаемого на электроды.
Графическую зависимость силы тока от потенциала называют полярографической волной (рис. 8.1). В начале электролиза при небольших значениях наложенной ЭДС сила тока будет почти постоянной и лишь очень медленно возрастать. Это так называемый остаточный ток, который остается во все время электролиза.
Как только будет достигнут потенциал восстановления ионов (например, для определяемых ионов цинка Рис. 8.1. Повар»иРИ»4»Л 1 10-3 Ы раегяо. ра лори»и лилия в)м рес оре яр ла (кр яе 1)я)мрм»зоря ор ля калия (кривая г) б он равен около — 1,0 В), начинается разряд их на капле ртути: Епг+ + 2е + Н8 — » Еп(Н8). На катоде образуется разбавленная амальгама цинка Еп(Н8), которая разлагается на ее составляющие, как только падающая капля соприкоснегся с анодом: Еп(Н8) — 2е — » Епг' + Н8. При потенциале восстановления ионов цинка сила тока резко возрастает (кривая на рис. 8.1 круто устремляется вверх), но после достижения определенной величины, несмотря на увеличение приложенной ЭДС, она остается почти постоянной.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
