Поперечные профили набережных и береговой полосы: На городских территориях берегоукрепление проектируют с учетом технических и экономических требований, но особое значение придают эстетическим...
Типы сооружений для обработки осадков: Септиками называются сооружения, в которых одновременно происходят осветление сточной жидкости...
Топ:
Организация стока поверхностных вод: Наибольшее количество влаги на земном шаре испаряется с поверхности морей и океанов...
Характеристика АТП и сварочно-жестяницкого участка: Транспорт в настоящее время является одной из важнейших отраслей народного хозяйства...
Интересное:
Наиболее распространенные виды рака: Раковая опухоль — это самостоятельное новообразование, которое может возникнуть и от повышенного давления...
Искусственное повышение поверхности территории: Варианты искусственного повышения поверхности территории необходимо выбирать на основе анализа следующих характеристик защищаемой территории...
Уполаживание и террасирование склонов: Если глубина оврага более 5 м необходимо устройство берм. Варианты использования оврагов для градостроительных целей...
Дисциплины:
2017-12-13 | 273 |
5.00
из
|
Заказать работу |
|
|
Номер компьютера/ Номер в списке группы | ||||||||
Тип I электрода | Al3+/Al; Ag+/Ag; Pb2+/Pb; | Al3+/Al; Ag+/Ag; Ni2+/Ni; | Al3+/Al; Ag+/Ag; Cu2+/Cu; | Al3+/Al; Ag+/Ag; Fe2+/Fe; | Al3+/Al; Ag+/Ag; Au+/Au; | Zn2+/Zn; Au+/Au; Al3+/Al; | Zn2+/Zn; Au+/Au; Cu2+/Cu; | Zn2+/Zn; Au+/Au; Fe2+/Fe; |
Тип II электрода | Zn2+/Zn; Cu2+/Cu; Pb2+/Pb; | Fe2+/Fe; Pb2+/Pb; Ni2+/Ni; | Ni2+/Ni; Fe2+/Fe; Cu2+/Cu; | Pb2+/Pb; Ni2+/Ni; Fe2+/Fe; | Cu2+/Cu; Zn2+/Zn; Au+/Au; | Fe2+/Fe; Cu2+/Cu; Al3+/Al; | Ni2+/Ni; Pb2+/Pb; Cu2+/Cu; | Pb2+/Pb; Ni2+/Ni; Fe2+/Fe; |
Номер компьютера/ Номер в списке группы | |||||||
Тип I электрода | Zn2+/Zn; Au+/Au; Ni2+/Ni; | Zn2+/Zn; Au+/Au; Pb2+/Pb; | Fe2+/Fe; Cu2+/Cu; Al3+/Al; | Fe2+/Fe; Cu2+/Cu; Zn2+/Zn; | Fe2+/Fe; Cu2+/Cu; Au+/Au; | Fe2+/Fe; Cu2+/Cu; Zn2+/Zn; | Fe2+/Fe; Cu2+/Cu; Ag+/Ag; |
Тип II электрода | Cu2+/Cu; Fe2+/Fe; Ni2+/Ni; | Ag+/Ag; Al3+/Al; Pb2+/Pb; | Ni2+/Ni; Pb2+/Pb; Al3+/Al; | Pb2+/Pb; Ni2+/Ni; Zn2+/Zn; | Cu2+/Cu; Zn2+/Zn; Au+/Au; | Ag+/Ag; Al3+/Al; Zn2+/Zn; | Au+/Au; Pb2+/Pb; Ag+/Ag; |
ОБРАБОТКА РЕЗУЛЬТАТОВ:
2. По диаграмме определите, какой из двух электродов, I или II, имеет больший электродный потенциал. Напишите, какая реакция будет протекать в данном гальваническом элементе, и запишите значение ЭДС гальванического элемента (в правом верхнем углу модели).
3. По полученному значению ЭДС рассчитайте значение константы равновесия данной реакции (формула 2).
4. По формуле Нернста и справочным данным для одного из электродов рассчитайте, как меняется значение его электродного потенциала в зависимости от концентрации контактирующего с ним электролита. Полученные результаты занесите в табл. 2.
ТАБЛИЦА 2.
Зависимость электродного потенциала от концентрации электролита
СМ+, М | 0,01 | 0,05 | 0,1 | 0,2 | 0,5 | 0,7 | 1,5 | |
Е, В |
Постройте график полученной зависимости Е от С. Как скажется такое изменение концентрации электролита на величине ЭДС данного гальванического элемента? В каком случае удается получить наибольшее напряжение?
|
5. В каком случае может протекать электрический ток в гальваническом элементе, если оба электрода сделаны из одного и того же металла? Рассчитайте значение ЭДС такого элемента (сконструированного согласно 3-ей комбинации в табл. 1.), если значения концентраций ионов металла в растворе для I и II электродов заданы согласно табл. 3. В каком направлении будет протекать электрический ток?
ТАБЛИЦА 3 (не перерисовывать)
Номер Компьютера/ Номер в списке группы | ||||||||
СМ+ (для I электрода), М | 0,8 | 0,6 | 0,4 | 0,2 | 0,4 | 0,6 | 0,8 | |
СМ+ (для II электрода), М | 0,5 | 0,2 | 0,3 | 0,1 | 0,4 | 0,8 | 1,2 | 1,6 |
Номер Компьютера/ Номер в списке группы | ||||||||
СМ+ (для I электрода), М | 0,2 | 0,4 | 0,3 | 1,2 | 0,6 | 0,2 | 0,1 | |
СМ+ (для II электрода), М | 0,8 | 0,6 | 0,4 | 0,2 | 0,4 | 0,6 |
СПРАВОЧНЫЕ ДАННЫЕ:
Постоянная Фарадея F = 96485 Кл/моль
Универсальная газовая постоянная R = 8,31 Дж / мольК.
Электродные потенциалы:
Еº(Al3+/Al) = −1,66 В;
Еº(Zn2+/Zn) = −0,76 В;
Еº(Fe2+/Fe) = −0,44 В;
Еº(Ni2+/Ni) = −0,25 В;
Еº(Pb2+/Pb) = −0,13 В;
Еº(Cu2+/Cu) = 0,34 В;
Еº(Ag+/Ag) = 0,8 В;
Еº(Au+/Au) = 1,69 В.
Вопросы и задания для самоконтроля
1. Что изучает электрохимия?
2. Дайте определение понятию окислительно-восстановительная реакция.
3. Что такое степень окисления элемента? Как она меняется при окислении и восстановлении?
4. Приведите примеры окислительно-восстановительных реакций, различных окислителей и восстановителей.
5. Что такое гальванический элемент? Из каких частей он состоит?
6. Какие виды электродов вы знаете?
7. Какой процесс происходит в гальваническом элементе на аноде, какой – на катоде?
8. Что такое ЭДС гальванического элемента? Как она зависит от внешних условий?
9. Как ЭДС связана с константой равновесия? Всегда ли равновесное состояние достигается на практике?
10. За счет чего может протекать электрический ток в гальваническом элементе, составленном из одинаковых электродов?
|
11. Что такое электролиз? Для чего он применяется на практике?
12. Законы электролиза. Как при помощи электролиза определить молярную массу металла?
13. Потенциал медного электрода, помещенного в раствор его же соли, при температуре 298 К составил 0,32 В. Вычислить концентрацию ионов Cu2+ в растворе.
14. Рассчитать ЭДС гальванического элемента, в котором при 298 К протекает реакция Zn + Cu2+ ¾® Zn2+ + Cu при концентрациях C(Zn2+) = 10-3 M, C(Cu2+) = 0,1 M.
15. Через раствор сульфата цинка ZnSO4 пропускали ток 25 А в течение часа. На катоде выделилось 24,5 г металла. Рассчитать выход по току.
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА И ИРГЗ № 6
КИНЕТИКА ХИМИЧЕСКИХ РЕАКЦИЙ
ЦЕЛЬ РАБОТЫ:
* Знакомство с компьютерной моделью, описывающей протекание химических реакций во времени.
* Экспериментальное определение кинетических параметров реакции: константы скорости, порядка реакции по компоненту.
Ознакомьтесь с теорией в конспекте и учебнике: Глинка, Общая химия, гл. 6. §6.2.
Запустите программу «Открытая химия». Выберите модель 5.1.«Скорости химических реакций». Прочитайте краткие теоретические сведения. Необходимое запишите в свой конспект.
КРАТКАЯ ТЕОРИЯ:
1. ХИМИЧЕСКАЯ КИНЕТИКА изучает закономерности протекания химических процессов во времени.
СКОРОСТЬ ХИМИЧЕСКОЙ РЕАКЦИИ определяется изменением количества молей веществ (реагентов или продуктов) в единицу времени. Для гомогенной реакции, протекающей при постоянном объеме, n(A)A + n(B)B ¾® n(P)P + n(Q)Q, скорость реакции определяется значением производной:
, (1)
где С – молярная концентрация данного вещества. Единица измерения скорости реакции – моль/л·с.
КИНЕТИЧЕСКАЯ КРИВАЯ – графическая зависимость концентрации участвующих в реакции веществ от времени (рис. 1.)
Если провести касательную к кинетической кривой в выбранной точке, то значение тангенса угла наклона этой касательной будет численно равно скорости реакции в данный момент времени.
Рис. 1. Кинетические кривые для реагентов (1) и продуктов реакции (2).
ЗАКОН ДЕЙСТВУЮЩИХ МАСС: скорость элементарной химической реакции, протекающей при постоянной температуре в гомогенной среде, пропорциональна произведению концентраций реагирующих веществ в степенях равных стехиометрическим коэффициентам в уравнении этой реакции. Математическим выражением этого закона является кинетическое уравнение:
|
, (2).
ПОРЯДОК РЕАКЦИИ ПО ДАННОМУ РЕАГЕНТУ – показатель степени при концентрации данного реагента в кинетическом уравнении. Сумма порядков реакции по всем компонентам называется ПОРЯДКОМ РЕАКЦИИ. Выделяют реакции первого, второго и третьего порядков.
КОНСТАНТА СКОРОСТИ ХИМИЧЕСКОЙ РЕАКЦИИ k – величина, постоянная для данной реакции, ее значение не меняется с изменением концентраций реагентов, но зависит от температуры. Эта зависимость описывается уравнением Аррениуса:
, (3)
где R – универсальная газовая постоянная, Т – абсолютная температура, ЕА – энергия активации – минимальная энергия, которой должны обладать частицы, чтобы произошла реакция, А – аррениусовский множитель.
Реакция первого порядка А¾®Р. Для нее кинетическое уравнение записывается в виде: v = -dC(A)/dt = k·С(А). Решением этого уравнения является экспоненциальная зависимость концентрации реагента от времени: С(А) = С0(А)·е –kt, где С0(А) – начальная концентрация вещества А. Из уравнения материального баланса получается выражение для концентрации продукта реакции: С(Р) = С(А)0 (1 – е –kt). Часто для реакций первого порядка используется другая количественная характеристика − период полупревращения вещества t1/2 – время, за которое концентрация вещества уменьшается в 2 раза по сравнению с исходной. С константой скорости реакции период полупревращения связан соотношением: t1/2 = (ln2) / k. Размерность константы скорости первого порядка – с-1.
Реакция второго порядка 2А¾®Р. Для нее кинетическое уравнение записывается в виде: v = -dC(A)/dt = 2k·С2(А). Решением этого уравнения является зависимость вида: 1 / С (А) = 2kt + 1 / С0(А).
2. ГРАФИЧЕСКИЕ СПОСОБЫ ОПРЕДЕЛЕНИЯ КИНЕТИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ ХИМИЧЕСКИХ РЕАКЦИЙ.
Чтобы определить порядок химической реакции по данному компоненту, нужно измерить зависимость текущей скорости реакции от концентрации этого вещества в данный момент времени. Действительно, логарифмируя кинетическое уравнение, получим: ln v = ln k + n(A)ln C(A) + n(B)ln C(B). Если концентрации других веществ взяты в большом избытке по сравнению с концентрацией исследуемого компонента, то их изменением в ходе процесса можно пренебречь. Следовательно, ln v = const + n(A)×ln C(A). Из тангенса угла наклона зависимости логарифма скорости от логарифма концентрации вещества определяется порядок реакции по компоненту n(A).
|
Для определения константы скорости реакции первого порядка A¾®В нужно построить график зависимости логарифма концентрации реагента ln C(A) от времени t. Модуль тангенса угла наклона полученной прямой равен значению k.
Для реакции второго порядка 2A¾®В нужно построить график зависимости обратной концентрации реагента 1/C(A) от времени t. Модуль тангенса угла наклона полученной прямой дает значение 2k.
Для расчета энергии активации нужно определить константу скорости реакции при разных температурах и построить график зависимости логарифма константы скорости ln k от обратной температуры 1/T. Тогда по значению тангенса угла наклона полученной зависимости определяется отношение ЕА/R. Также можно производить расчет по двум измерениям по формуле:
(4).
МЕТОДИКА ИЗМЕРЕНИЙ
Внимательно рассмотрите рисунок 2. С помощью мыши в данной работе можно выбирать вид химической реакции и задавать исходные концентрации веществ. При этом справа высвечивается кинетическое уравнение реакции (“Закон скорости”), значение константы скорости и текущие значения скорости реакции и концентрации реагента. При нажатии кнопки “Старт” точка на графике зависимости концентрации исходного вещества от времени начинает перемещаться, синхронно с ней изменяются показания в правом окне. В данной модели реакцию можно останавливать в любой точке кинетической кривой, нажимая кнопку “Стоп”, и снова запускать кнопкой “Старт”.
Рис. 2.
ПОРЯДОК ИЗМЕРЕНИЙ:
|
|
Индивидуальные и групповые автопоилки: для животных. Схемы и конструкции...
Состав сооружений: решетки и песколовки: Решетки – это первое устройство в схеме очистных сооружений. Они представляют...
Автоматическое растормаживание колес: Тормозные устройства колес предназначены для уменьшения длины пробега и улучшения маневрирования ВС при...
Механическое удерживание земляных масс: Механическое удерживание земляных масс на склоне обеспечивают контрфорсными сооружениями различных конструкций...
© cyberpedia.su 2017-2024 - Не является автором материалов. Исключительное право сохранено за автором текста.
Если вы не хотите, чтобы данный материал был у нас на сайте, перейдите по ссылке: Нарушение авторских прав. Мы поможем в написании вашей работы!