Тема 10. Электрохимические системы

Тема 10.1. Электродные потенциалы и гальванические элементы
Задания 221 – 240 (таблица 13)

Пример.

Приведите схему работы гальванического элемента (Г.Э.). Напишите уравнения электродных процессов с указанием анода и катода. Приведите уравнение токообразующей реакции. Рассчитайте ЭДС элемента, составленного из железной и никелевой пластин, погруженных в растворы своих солей с концентрацией 0,1 моль/л.

Решение:

В приведенном процессе участвуют две окислительно-восстановительные пары Fe⁰/Fe²⁺ и Ni⁰/Ni²⁺. Потенциалы этих пар можно рассчитать по уравнению Нернста:

, где

– стандартный потенциал железа, равный -0,440 В,

n – заряд иона металла

- концентрация иона металла, равная 0,1 моль/л по условию задачи.

Подставив данные условия задачи, рассчитаем потенциал железного электрода:

Рассчитаем потенциал никелевого электрода:

Стандартный потенциал никеля:

= - 0,250 В, тогда

Поскольку потенциал железного электрода имеет меньшее значение, чем никелевого, то в гальваническом элементе железо является анодом, а никель – катодом.

Г.Э. можно изобразить схемой, соответствующей окислительно-восстанови­тельному Г.Э.

При работе элемента протекают реакции:

на аноде

на катоде

При замыкании внешней цепи электроны перейдут от анода к катоду. Переход сульфат-ионов осуществляется через проводник II рода
(U-образную трубку, заполненную токопроводящим материалом).

Просуммировав процессы, протекающие на электродах в замкнутом гальваническом элементе, получаем токообразующую реакцию:

Для определения ЭДС Г.Э. необходимо из потенциала катода вычесть потенциал анода:

Контрольные задания.

Приведи­те схему устройства и действия гальванического элемента (Г.Э.). Приведите уравнение токообразующей реакции. Рассчитайте ЭДС элемента.

Таблица 13

№	Условие задания	Рассчитайте ЭДС элемента.
	Г.Э. составлен из медной и магниевой пластин	Концентрация растворов солей равна 1 моль/л.
	На одном из электродов протекает про­цесс Ni - 2е– → Ni+2	Концентрация растворов солей равна 1 моль/л.
	Г.Э. составлен из медной и магниевой пластин	Концентрация растворов солей равна 0,01 моль/л.
	Г.Э. составлен из цинкового и медного электродов	Концентрация растворов солей равна 0,1 моль/л.
	Г.Э. составлен из серебряной и кадмиевой пластин	Концентрация растворов солей равна 1 моль/л.
	На одном из электродов протекает про­цесс Fе – 2e– →Fе+2	Концентрация растворов солей равна 1 моль/л.
	Г.Э. составлен из медной и магниевой пластин	Концентрация растворов солей равна 1 моль/л.
	В качестве катода был использован медный электрод, опущенный в раствор CuSO4.	Концентрация растворов солей равна 1 моль/л.
	На одном из электродов протекает про­цесс Нg2+ + 2e– → Нg.	Концентрация растворов солей равна 1 моль/л.
	Г.Э. составлен из оловянной и железной пластин	Концентрация растворов солей равна 0,1 моль/л.
	В Г.Э. протекает реакция: Sn + Рb(СН3СОО)2 → → Sn(СН3СОО)2 + Рb	Концентрация растворов солей равна 1 моль/л.
	Магниевый концентрационный гальванический элемент.	Концентрация ионов магния у одного электрода равна 1 моль/л, а у другого – 10-3 моль/л
	На одном из электродов протекает про­цесс Sn+2 + 2е– →Sn0	Концентрация растворов солей равна 1 моль/л.
	На одном из электродов протекает про­цесс Аg+ + e– → Аg.	Концентрация растворов солей равна 1 моль/л.
	Г.Э. составлен из железной и серебреной пластин.	Концентрация растворов солей равна 0,1 моль/л
	Г.Э. составлен из оловянного и серебряного электрода.	Концентрация ионов олова равна 1 моль/л, а ионов серебра – 10-3 моль/л.
	В Г.Э. цинковый электрод выполняет функцию катода.	Концен­трации ионов цинка в растворе равна 0,1 моль/л.
	Г.Э. составлен из оловянного и серебряного электродов.	Концентрация растворов солей равна 0,01 моль/л.
	Г.Э. составлен из серебря­ного и свинцового электродов.	Концентрация растворов солей равна 0,1 моль/л.
	Г.Э. составлен из оловянного и никелевого электродов.	Концентрация растворов солей равна 0,01 моль/л.