26 lab, Studia, Politechnika


Zakład Chemii Fizycznej

Laboratorium Studenckie

SPRAWOZDANIE

ĆWICZENIE 26

ZALEŻNOŚĆ SEM OGNIWA OD TEMPERATURY

WYKONALI:

Kozieł Urszula

Piotr Gawroński

Technologia Chemiczna

rok III grupa II

SZCZECIN 2002r

CEL ĆWICZENIA:

Celem ćwiczenia jest wyznaczenie zależności SEM ogniwa od temperatury.

WSTĘP:

W przeprowadzonym ćwiczeniu użyto nasyconej elektrody kalomelowej oraz platynowej zanurzonej w r-rze 0,1m J2 w 4% KJ. Po ustaleniu się stanu równowagi tegoż układu, zmnieniając kolejno temperaturę termostatu i regulując przepływ wody chłodzącej, dokonano pomiarów siły elektromotorycznej ogniwa SEM.

W ogniwie zaszły następujące procesy:na anodzie: reakcja utleniania

2Hg = 2Hg+ +2e

2Hg+ + 2Cl- = Hg2Cl2(s)

2Hg + Cl- = Hg2Cl2 (s) + 2e

na katodzie: reakcja redukcji

J2 + 2e = 2J-

Pomiaru SEM przez miliwoltomierz V-544 -różnicy potencjałów elektrod zmierzoną dla ogniwa przez które nie płynie prąd elektryczny, dokonywano dla temperatur 25, 30, 35, 40, i 450C co 3 minuty. Po ustaleniu się wskazań miliwoltomierza, przyjęto wynik jako prawidłowy.

Na podstawie odczytanych wartości siły elektromotorycznej układu, możliwe stało się określenie efektu cieplnego ΔH reakcji oraz zmianę entalpii swobodnej ΔG a także entropię ΔS.

W tym celu posłużono się równaniem Gibbsa i Helmholtza:

0x01 graphic

0x01 graphic

Zależność entalpii i entropii reakcji zachodzącej w ogniwie wiąże się także ze wzorem, który ujmuje zależność pomiędzy entalpią swobodna a siłą elektromotoryczną (E), czyli

0x01 graphic

gdzie: ΔG - entalpia swobodna

ΔH - entalpia

ΔS - entropia

z - liczba moli elektronów wymieniona w reakcji (tu: z = 2)

E - zbadana siła elektromotoryczna

F- stała Faradaya =96485,3 [C/mol]

Zestawienie wyników:

T [0C]

T [K]

SEM [V]

25

298,15

0,4406

30

303,15

0,4386

35

308,15

0,4364

40

313,15

0,4338

45

318,15

0,4285

Opracowanie wyników:

1. Sumaryczne równanie reakcji odpowiedzialnej za pracę ogniwa:

J2 + 2Hg +2Cl- = Hg2Cl2(S)+ 2J-

2. Schemat używanego ogniwa zgodny z konwencją sztokholmską:

Hg I Hg2Cl2(s) I Hg2Cl2(nas.),KCl(nas.) I KJ(4%) II KJ(4%)I J2 (0,1m) I J2 I Pt

3. Równanie Nernsta na SEM badanego ogniwa:

0x01 graphic

4. Odnalezione w literaturze potencjały normalne elektrod używanych w doświadczeniu:

- elektroda kalomelowa : + 0,2420 V,

- elektroda platynowa : + 0,536 V.

5. Z różnicy potencjałów obliczamy normalną siłę elektromotoryczną ogniwa 0x01 graphic
0x01 graphic
= + 0,536 - 0,242041 = 0,294 [V]

6. Z równania Nernsta 0x01 graphic

uwzględniając aktywności produktów i substratów (przyjmując dla ciał stałych a=1) otrzymujemy wzór:

0x01 graphic

Dla SEM zmierzonej w warunkach standardowych

E= 0,4406 [V]

E0 = 0,294 [V]

R = 8,314 [J/K*mol]

z = 2

F = 96485,3 [C/mol]

otrzymujemy wzór na stosunek aktywności jonów J-/Cl-

0x01 graphic

0x01 graphic

0x01 graphic
e-10,4125 = 3*10-5

7. Wykres zależności E = f(T):

8. Wyznaczenie wartości współczynnika temperaturowego:

0x08 graphic
Współczynnik kierunkowy (a) prostej o równaniu ogólny y=ax+b

wynosi -0,00058 , czyli:

0x01 graphic
-0,00058 [V/K]

9. Ze wzoru Gibbsa-Helmholtza wyznaczamy wartości entalpii ΔH, entalpii swobodnej ΔG oraz entropii ΔS z jakimi przebiegała reakcja:

Dla T=298,15 [K]

E=0,4406 [V]

F=96485,3 [C/mol]

(dE/dT)p= -0,00058 [V/K]

z=2

0x01 graphic

ΔH= -2 * 96485,3 *[ 0,4406 - 298,15 * (-0,00058)]= -118392,6733 [J/mol]

ΔH= -118,38926733 [kJ/mol]

Dla T=298,15 [K]

E=0,4406 [V]

F=96485,3 [C/mol]

(dE/dT)p= -0,00058 [V/K]

z=2

0x01 graphic

ΔS = 2 * 96485,3 * (-0,00058)

ΔS = -111,9229 [J/mol*K]

Dla E=0,4406 [V]

F=96485,3 [C/mol]

z=2

0x01 graphic

ΔG = -2 * 96485,3 * 0,4406 = 85022,84636 [J/mol]

ΔG = -85,02284636 [kJ/mol]

0x01 graphic



Wyszukiwarka

Podobne podstrony:
lab 7(1), Studia, Politechnika
lab 7, Studia, Politechnika
Lab 9 12, Studia - Politechnika Opolska, Semestr 2, Informatyka
Lab 7 12, Studia - Politechnika Opolska, Semestr 2, Informatyka
INZ LAB 4 CW, Politechnika Lubelska, Studia, semestr 5, Sem V, Sprawozdania, Sprawozdania-dokumenty,
Lab 8 12, Studia - Politechnika Opolska, Semestr 2, Informatyka
SPRAWOZDANIE nr 26, Studia, Politechnika
cz. 2 26, Studia, Politechnika
Robimy elementy belkowe, Studia Politechnika Poznańska, Semestr VI, Systemy MES, Lab-Projekt Wojtek,
lab 25(2), Studia, Politechnika
201 Lab fiz, Studia Politechnika Poznańska, Semestr II, I pracownia fizyczna, LABORKI WSZYSTKIE
LAB++22, Studia, Politechnika
Prawo inżynierskie i ochrona własności intelektualnych. Wykład 3, Studia, Politechnika Łódzka - Pend
ściskanie(lab), Studia, pomoc studialna, Sprawozdania Laborki, Wytrzymałość spr.nr2
Testy biodegradacji, Studia, Politechnika
Chf9, Studia, Politechnika
Wyznaczanie stałej reakcji szybkości zmydlania estru, Studia, Politechnika

więcej podobnych podstron