Гальванические элементы - Основы химии

Гальваническими элементами называют устройства, в которых энергия окислительно-восстановительных реакций преобразуется непосредственно в электрическую.

Методика рассмотрения работы гальванических элементов:

    - Составляют схему гальванического элемента:
      (-) Me1 / Me1N + // Me2 m+ / Me2 (+)
    - По уравнению Нернста находят потенциалы электродов. - Указывают движение электронов во внешней цепи: от электрода с меньшим потенциалом к электроду с более высоким потенциалом. - Записывают уравнения электродных процессов, определяют характер этих процессов. - Составляют суммарное уравнение окислительно-восстановительной реакции, протекающей в гальваническом элементе. - Рассчитывают величину ЭДС гальванического элемента как разность потенциалов положительного и отрицательного электродов.

Пример 1. Гальванический элемент с водородным электродом.

    - Схема Zn / ZnSO4 // H2SO4 , Н2 / Pt. 1 моль/л, 1 моль/л, Т = 298 К, P = 101,3 кПa. - Электродные потенциалы

= 0 В, = 0,76 В (при 1 моль/л).

- Направление движения электронов во внутренней цепи от цинкового электрода к водородному, так как потенциал цинкового электрода меньше.

- Уравнения электродных процессов:

Zn (): Zn 2 з = Zn 2+ процесс окисления;

Pt (+): 2Н ++ 2 з = Н 2 процесс восстановления.

- Суммарное уравнение:

Zn + 2Н + = Zn 2+ + Н 2 Zn + H2SO4 = ZnSO4 + Н 2

- Расчет величины ЭДС:

ЭДС = Е0Ox Е0Red = 0 - ( 0,76) = 0,76 В.

Пример 2. Концентрационный гальванический элемент

Оба электрода из одного металла, но растворы солей, в которые погружены электроды, разной концентрации.

- Схема гальванического элемента:

Ni / NiSO 4( = 10-4 моль/л)// NiSO 4 (=1моль/л) / Ni

Стандартный электродный потенциал = 0,25 В.

- Вычисление электродных потенциалов по уравнению Нернста:

= + - lg = 0,25 + -lg 10 4 = 0,309 B.

= = 0,25 B.

- Направление движения электронов по внешней цепи от Ni1 электрода к Ni2, так как >

- Уравнения электродных полуреакций:

Ni1 (): Ni 2 з = Ni 2+ процесс окисления;

Ni2 (+): Ni2+ + 2 з = Ni процесс восстановления.

- Расчет величины ЭДС:

ЭДС = = 0,25 ( 0,309) = 0,059 В.

Задания к подразделу 4.3

Для предложенных гальванических элементов рассчитайте электродные потенциалы и ЭДС. Если концентрация раствора не указана, потенциал примите стандартным (табл. П.6). Напишите уравнения анодного и катодного процессов, молекулярное уравнение токообразующей реакции, составьте схему и укажите направления движения электронов и ионов.

    301. Al / Al2(SO4)3, 0,005 M // NiSO4, 0,01 М / Ni 302. Ni / NiSO4, 0,1 M // H2SO4 / H2 (Pt) 303. Sn / SnSO4 // Cr2(SO4)3, 0,05 M / Cr 304. (Pt) H2 / H2SO4 // Al2(SO4)3, 0,005 M / Al 305. Cu / CuSO4, 0,1 M // H2SO4 / H2 (Pt) 306. Ag / AgNO3, 0,01 M // H2SO4 / H2 (Pt) 307. Co / CoSO4, 0,01 M // CoSO4 / Co 308. Zn / ZnSO4, 0,1 M // FeSO4, 0,01 M / Fe 309. Ag / AgNO3, 0,01 M // Zn(NO3)2 / Zn 310. (Pt) H2 / H2SO4 // ZnSO4, 0,01 M / Zn 311. Cd / Cd(NO3)2, 0,1 M // Cd(NO3)2, 0,001 M / Cd 312. Ni / NiSO4, 0,001 M // NiSO4 / Ni 313. Fe / FeCl2 // FeCl2, 0,01 M / Fe 314. Cr / Cr2(SO4)3, 0,005 M // ZnSO4 / Zn 315. Zn / Zn(NO3)2, 0,001 M // Zn(NO3)2 / Zn 316. Ag / AgNO3 // Cr(NO3)3, 0,005 M / Cr 317. Cd / CdCl2, 0,1 M // CuCl2, 0,1 M / Cu 318. Ti / Ti2(SO4)3, 0,5 M // CuSO4 / Cu 319. Sn / SnSO4, 0,01 M // Fe2(SO4)3 / Fe 320. Ag / AgNO3, 0,0001 M // Pb(NO3)2 , 0,1 M / Pb

Похожие статьи




Гальванические элементы - Основы химии

Предыдущая | Следующая