Составьте схему, напишите электронные уравнения электродных процессов и вычислите ЭДС гальванического элемента - Прикладная химия задачи - ХИМИЯ - Каталог файлов

ответ

Схема гальванического элемента:
А(-) Mg|Mg²⁺ (0,01 M) || Pb²⁺ (0,01 M)|Pb (+)K

Уравнения электродных процессов:
А(-): Mg - 2e → Mg²⁺
К(+): Pb²⁺ + 2e → Pb

ЭДС = E⁰_(Pb2+/Pb) - E⁰_(Mg2+/Mg) = -0,126 - (-2,363) = 2,237 В

Поскольку у ионов металлов равные заряды и равные концентрации, разность в выражении значений электродных потенциалов дает нуль в логарифмическом члене уравнения Нернста, и ЭДС определяется как разность стандартных электродных потенциалов, т.е. если концентрацию каждого из ионов понизить до 0,01 моль/л ЭДС не изменится.

2. Составьте схему гальванического элемента, в основе которого лежит реакция, протекающая по уравнению:
Ni + Pb(NO₃)₂ = Ni(NO₃)₂ + PbНапишите электронные уравнения анодного и катодного процессов. Вычислите ЭДС этого элемента, если C_Ni²⁺ = 0,01 моль/л, C_Pb²⁺ = 0,0001 моль/л.

ответ

Ni | Ni(NO₃)₂ || Pb(NO₃)₂ | Pb
К: Pb²⁺ + 2e → Pb
А: Ni → Ni²⁺ + 2e

E_(Ni/Ni2+) = E⁰_(Ni/Ni2+) + (0,059/n)*lg[C_Ni²⁺] = -0,25 + (0,059/2)*lg(0,01) = -0,309 В
E_(Ni/Ni2+) = E⁰_(Pb/Pb2+) + (0,059/n)*lg[C_Pb²⁺] = -0,13 + (0,059/2)*lg(0,0001) = -0,248 В

E = E_(Ni/Ni2+) - E_(Ni/Ni2+) = -0,248 - (-0,309) = 0,061 В

3. 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.

ответ

Схема гальванического элемента в котором медь катод:
(-) Zn⁰ | Zn²⁺ || Cu²⁺ | Cu⁰ (+)
Электронные уравнения:
А: Zn⁰ - 2e → Zn²⁺
K: Cu²⁺ + 2e → Cu⁰

Схема гальванического элемента в котором медь анод:
(-) Cu⁰ | Cu²⁺ || Ag⁺ | Ag⁰ (+)
Электронные уравнения:
А: Cu⁰ - 2e → Cu²⁺
К: Ag⁺ + e → Ag⁰4. Железная и серебряная пластины соединены внешним проводником и погружены в раствор серной кислоты. Составьте схему данного гальванического элемента, напишите электронные уравнения процессов, происходящих на аноде и на катоде.

ответ

(-) Fe | Fe²⁺ || 2H⁺ | H₂, Ag (+)
К: 2H⁺ + 2e → H₂⁰
А: Fe⁰ → Fe²⁺ + 2e

5. При каком условии будет работать гальванический элемент, электроды которого сделаны из одного и того же металла? Составьте схему, напишите, электронные уравнения электродных процессов и вычислите ЭДС гальванического элемента, в котором один никелевый электрод находится в 0,001 М растворе, а другой такой же электрод - 0,01 М растворе сульфата никеля.

ответ

Гальванический элемент, электроды которого сделаны из одного и того же металла, будет работать при разных концентрациях солей в которые погружены электроды.

C₁(NiSO₄) = 0,001 моль/л
C₂(NiSO₄) = 0,01 моль/л

Схема данного гальванического элемента:
(-) Ni | NiSO₄ (0,001) || NiSO₄ (0,01) | Ni (+)
К: Ni²⁺ + 2e → Ni⁰
А: Ni⁰ → Ni²⁺ + 2e

E = (0,059/n)*lg (C₂(NiSO₄)/C₁(NiSO₄)) = (0,059/2)*lg(0,01/0,001) = 0,0295 В

6. Составьте схему гальванического элемента, состоящего из пластин цинка и железа, погруженных в растворы их солеи. Напишите электронные уравнения процессов, протекающих на аноде и на катоде. Какой концентрации надо было бы взять ионы железа (в моль/л), чтобы ЭДС элемента стала равной нулю, если C_Zn²⁺ = 0,001 моль/л?

ответ

E⁰_Zn/Zn2+ = -0,751 В
E⁰_Fe/Fe2+ = -0,44 В

(-) Zn | Zn²⁺ || Fe²⁺ | Fe (+)
A: Zn⁰ → Zn²⁺ + 2e
K: Fe²⁺ + 2e → Fe⁰
Суммарный процесс: Zn⁰ + Fe²⁺ → Zn²⁺ + Fe⁰

ЭДС = E_Fe/Fe2+ - E_Zn/Zn2+ = 0
E_Fe/Fe2+ = E_Zn/Zn2+
E_Zn/Zn2+ = -0,751 + (0,059/2)*lg[Zn²⁺] = -0,751 + (0,059/2)*lg(0,001) = -0,84 В

E_Fe/Fe2+ = -0,84 В
-0,84 = -0,44 + (0,059/2)*lg[Fe²⁺] = -0,44 + (0,059/2)*lg[Fe²⁺] = -0,84 В
lg[Fe²⁺] = -13,56
[Fe²⁺] = 2,75*10^-14 моль/л

7. Составить схемы двух ГЭ, в одном из которых олово служило бы анодом, а в другом катодом. Для одного из них написать уравнения электродных процессов, уравнение суммарной токообразующей реакции и рассчитать стандартное напряжение ГЭ

Гальванический элемент где олово анод:
(-) Sn | Sn²⁺ || Cu²⁺ | Cu (+)
А: Sn → Sn²⁺ + 2e
К: Cu²⁺ + 2e → Cu
Суммарный процесс: Sn + Cu²⁺ → Sn²⁺ + Cu

Гальванический элемент где олово катод:
(-) Zn | Zn²⁺ || Sn²⁺ | Sn (+)
А: Zn → Zn²⁺ + 2e
К: Sn²⁺ + 2e → Sn
Суммарный процесс: Sn²⁺ + Zn → Sn + Zn²⁺
ЭДС = E^o_(Sn/Sn²⁺) - E^o_(Zn/Zn²⁺) = -0,14 - (-0,76) = 0,62 В