Главная | Случайная

КАТЕГОРИИ:






Расчет ЭДС гальванического элемента

Для определения ЭДС гальванического элемента из потенциала катода следует вычесть потенциал анода.

ЭДС = ЕК – ЕА.

Если условия стандартные, то ЭДС элемента Даниэля –Якоби будет равным + 1,18 В.

ЭДС = 0,34 –(–0,76) =1,18.

Если условия отличаются от стандартных, то пользуются эмпирической формулой Нернста для расчета электродных потенциалов:

,

где – равновесный электродный потенциал, В;

– стандартный электродный потенциал, В;

n – степень окисления металла;

R – универсальная газовая постоянная,

R = 8,31 Дж/моль К;

F – число Фарадея, F = 96500 Кл;

[Men+] – концентрация ионов металла в растворе, моль/л.

 

Если подставить в данную формулу значения R, F, T = 298 K и перевести натуральный логарифм в десятичный, то получится упрощенная формула Нернста:

 

.

 

Таблица 6 – Стандартные электродные потенциалы

 

Уравнение электродного процесса Стандартный потенциал Е° при 25°С, В
Li+ + e ® Li –3,045
Rb+ + e ® Rb –2,925
K+ + e ® K –2,924
Cs+ + e ® Cs –2,923
Ca+2 + 2e ® Ca –2,866
Na+ + e ® Na –2,714
Mg2+ + 2e ® Mg –2,363
Al3+ + 3e ® Al –1,663
Ti2+ + 2e ® Ti –1,630
Mn2+ + 2e ® Mn –1,179
Zn2+ + 2e ® Zn –0,763
Cr3+ + 3e ® Cr –0,744
Fe2+ + 2e ® Fe –0,440
Cd2+ + 2e ® Cd –0,403
Co2+ + 2e ® Co –0,277
Ni2+ + 2e ® Ni –0,250
Sn2+ + 2e ® Sn –0,136
Pb2+ + 2e ® Pb –0,126
Fe3+ + 3e ® Fe –0,037
2H+ + 2e ® H2 0,000
Bi3+ + 3e ® Bi 0,215
Cu2+ + 2e ® Cu 0,337
Ag+ + e ® Ag 0,799
Hg2+ + 2e ® Hg 0,850
Pd2= +2e® Pd 0,990
Pt2+ + 2e ® Pt 1,188
Au+ + e ® Au 1,692

 

Примеры решения задач:

Задача 1.

Вычислите ЭДС гальванического элемента, состоящего из двух электродов: Ti | Ti2+ (0,01 моль/л) || Ni2+ (1 моль/л) | Ni.

Решение:

ЭДС гальванического элемента можно рассчитать как разность потенциалов:

ЭДС = EК – ЕА

В данном гальваническом элементе катод - Ni° |Ni2+, а анод - Ti°|Ti2+ .

Схема гальванического элемента:

А (–) Ti | Ti2+ || Ni2+ | Ni (+) К

Процессы на электродах:

(–) А: Ti – 2e- = Ti2+;

(+) K: Ni2+ + 2e- = Ni.

По формуле Нернста рассчитываем значение электродного потенциала анода.

E Ti/Ti2+ = E0 T/|Ti2+ + = –1,630 + = –1,689 В;

Значение электродного потенциала катода равно величине стандартного электродного потенциала никелевого электрода, так как концентрация ионов Ni2+ в растворе составляет 1 моль/л.

E Ni/Ni2+ = E0 Ni/Ni2+ = – 0,250 В;

ЭДС = –0,250 – ( –1,689) = 1,439 В.

Задача 2.

Составьте схему, напишите электронные уравнения электродных процессов и вычислите ЭДС гальванического элемента, образованного оловянным и стандартным водородным электродами, если концентрация соли олова равна 0,01 моль/л.

Решение:

ЭДС гальванического элемента можно рассчитать как разность потенциалов:

ЭДС = EК – ЕА

В данном гальваническом элементе катод – стандартный водородный электрод , а анод - Sn|Sn2+ .

Схема гальванического элемента:

А (–) Sn | Sn2+ || 2H+ | H2 (Pt) (+) К

Процессы на электродах:

(–) А: Sn – 2e- = Sn2+;

(+) K: 2H+ + 2e- = H2

По формуле Нернста рассчитываем значение электродного потенциала анода.

E Sn/Sn2+ = E0 Sn/|Sn2+ + = –0,136 + = –0,195 В;

Значение электродного потенциала катода равно нулю.

ЭДС = 0– ( –0,195) = 0,195В.

 

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ

 

181. Составьте схему, напишите электронные уравнения электродных процессов и вычислите ЭДС гальванического элемента, образованного кадмиевым электродом в растворе хлорида кадмия, [Cd2+]=0,01 моль/л и цинкового в растворе хлорида цинка, [Mg2+]=0,01 моль/л.

182. Составьте схему, напишите электронные уравнения электродных процессов и вычислите ЭДС гальванического элемента, образованного кадмиевым электродом в растворе хлорида кадмия, [Cd2+]=0,01 моль/л и цинкового в растворе хлорида цинка, [Zn2+]=0,01 моль/л.

183. Составьте схему, напишите электронные уравнения электродных процессов и вычислите ЭДС гальванического элемента, образованного кадмиевым электродом в растворе хлорида кадмия, [Cd2+]=0,01 моль/л и никелевого в растворе хлорида никеля, [Ni2+]=0,01 моль/л.

184. Составьте схему, напишите электронные уравнения электродных процессов и вычислите ЭДС гальванического элемента, образованного цинковым и магниевым электродами, погруженными в растворы солей при концентрации (моль/л) [Zn2+]=0,1, [Mg2+]=1.

185. Составьте схему, напишите электронные уравнения электродных процессов и вычислите ЭДС гальванического элемента, образованного кадмиевым электродом в растворе хлорида кадмия, [Cd2+]=1 моль/л и цинкового в растворе хлорида цинка, [Zn2+]=0,01 моль/л.

186. Составьте схему, напишите электронные уравнения электродных процессов и вычислите ЭДС гальванического элемента, состоящего из двух свинцовых электродов, один из которых погружен в раствор соли свинца с концентрацией 0,1 моль/л, а другой – 0,0001 моль/л.

187. Составьте схему, напишите электронные уравнения электродных процессов и вычислите ЭДС гальванического элемента, образованного никелевым и палладиевым электродами, погруженными в растворы их солей, если [Ni2+]=0,01 моль/л, а [Pd2+]=0,1 моль/л.

188. Составьте схему, напишите электронные уравнения электродных процессов и вычислите ЭДС гальванического элемента, образованного оловянным и стандартным водородным электродами, если концентрация соли олова равна 0,0001 моль/л.

189. Составьте схему гальванического элемента, состоящего из пластин цинка и железа, погруженных в растворы своих солей. Напишите электронные уравнения процессов, протекающих на аноде и на катоде. Вычислите ЭДС этого элемента, если [Zn2+]=0,0001 моль/л, а [Fe2+]=0,01 моль/л.

190. Составьте схему, напишите электронные уравнения электродных процессов и вычислите ЭДС гальванического элемента, образованного железным и стандартным водородным электродами, если концентрация соли [Fe3+] =0,001 моль/л.

191. Составьте схему, напишите электронные уравнения электродных процессов и вычислите ЭДС гальванического элемента, состоящего из свинцовой и магниевой пластин, опущенных в растворы своих солей с концентрацией [Mg2+]=0,01 моль/л, а [Pb2+]=0,1 моль/л.

192. Составьте схему, напишите электронные уравнения электродных процессов и вычислите ЭДС гальванического элемента, образованного кадмиевым и стандартным водородным электродами, если концентрация соли кадмия равна 0,01 моль/л.

193. Составьте схему гальванического элемента, в основе которого лежит реакция, протекающая по уравнению

Ni + Pb(NO3)2 = Ni(NO3)2 + Pb.

Напишите электронные уравнения электродных процессов и вычислите ЭДС этого элемента, если [Ni2+]=0,01 моль/л, а [Pb2+]=0,0001 моль/л.

194. Составьте схему, напишите электронные уравнения электродных процессов и вычислите ЭДС гальванического элемента, образованного алюминиевым и стандартным водородным электродами, если концентрация соли алюминия равна 0,001 моль/л.

195. Составьте схему гальванического элемента, в основе которого лежит реакция, протекающая по уравнению

Cu + 2Ag+ = Cu2+ + 2Ag.

Напишите электронные уравнения электродных процессов и вычислите ЭДС этого элемента, если [Cu2+]=0,01 моль/л, а [Ag+]=0,001 моль/л.

196. Составьте схему, напишите электронные уравнения электродных процессов и вычислите ЭДС гальванического элемента, образованного серебряным и стандартным водородным электродами, если концентрация соли серебра равна 0,0001 моль/л.

197. Составьте схему гальванического элемента, в основе которого лежит реакция, протекающая по уравнению

Be + Pb2+ = Be2+ + Pb.

Напишите электронные уравнения электродных процессов и вычислите ЭДС этого элемента, если [Pb2+]=0,01 моль/л, а [Be2+]=0,1 моль/л.

198. Составьте схему, напишите электронные уравнения электродных процессов и вычислите ЭДС гальванического элемента, образованного никелевым и стандартным водородным электродами, если концентрация соли никеля равна 0,0001 моль/л.

199. Составьте схему гальванического элемента, в основе которого лежит реакция, протекающая по уравнению

Al + Cr3+ = Al3+ + Cr.

Напишите электронные уравнения электродных процессов и вычислите ЭДС этого элемента, если [Al3+]=0,001 моль/л, а [Cr3+]=0,0001 моль/л.

200. Составьте схему, напишите электронные уравнения электродных процессов и вычислите ЭДС гальванического элемента, образованного кадмиевыми электродами, если концентрация соли кадмия при положительном электроде равна 1 моль/л, а при отрицательном – 0,0001 моль/л.

201. Составьте схему гальванического элемента, в основе которого лежит реакция, протекающая по уравнению

Cr + FeCl3= CrCl3 + Fe.

Напишите электронные уравнения электродных процессов и вычислите ЭДС этого элемента, если [Fe3+]=0,01 моль/л, а [Cr3+]=0,001 моль/л.

202. Составьте схему, напишите электронные уравнения электродных процессов и вычислите ЭДС гальванического элемента, образованного цинковым и стандартным водородным электродами, если концентрация соли цинка равна 0,0001 моль/л.

203. Составьте схему галванического элемента, в основе которого лежит реакция, протекающая по уравнению

Co + Pb(NO3)2 = Co(NO3)2 + Pb.

Напишите электронные уравнения электродных процессов и вычислите ЭДС этого элемента, если [Co2+]=0,01 моль/л, а [Pb2+]=0,0001 моль/л.

204. Составьте схему, напишите электронные уравнения электродных процессов и вычислите ЭДС гальванического элемента, образованного хромовым и стандартным водородным электродами, если концентрация соли хрома равна 0,001 моль/л.

205. Составьте схемы двух гальванических элементов, в одном из которых медь была бы катодом, а в другом – анодом. Напишите для каждого из этих элементов электронные уравнения реакций, протекающих на катоде и на аноде.

206. Какой гальванический элемент называется концентрационным?

Составьте схему, напишите электронные уравнения электродных процессов и вычислите ЭДС гальванического элемента, состоящего из серебряных электродов, один из которых погружен в раствор соли серебра с концентрацией 0,1 моль/л, а другой – 0,01 моль/л.

207. Составьте схемы двух гальванических элементов, в одном из которых никель является катодом, а в другом – анодом. Напишите для каждого из этих элементов электронные уравнения реакций, протекающих на катоде и на аноде.

208. Составьте схемы двух гальванических элементов, в одном из которых цинк был бы катодом, а в другом – анодом. Напишите для каждого из этих элементов электронные уравнения реакций, протекающих на катоде и на аноде.

209. Железная и серебряная пластины соединены внешним проводником и погружены в раствор серной кислоты. Составьте схему данного гальванического элемента и напишите электронные уравнения процессов, происходящих на аноде и на катоде.

210. Какие химические процессы протекают на электродах при зарядке и разрядке свинцового аккумулятора?

 

Электролиз

<== предыдущая лекция | следующая лекция ==>
Гальваническим элементом называется устройство, в котором химическая энергия окислительно-востановительной реакции превращается в электрическую. | Электролиз расплавов электролитов
vikidalka.ru - 2015-2017 год. Все права принадлежат их авторам!