Студопедия
Случайная страница | ТОМ-1 | ТОМ-2 | ТОМ-3
АвтомобилиАстрономияБиологияГеографияДом и садДругие языкиДругоеИнформатика
ИсторияКультураЛитератураЛогикаМатематикаМедицинаМеталлургияМеханика
ОбразованиеОхрана трудаПедагогикаПолитикаПравоПсихологияРелигияРиторика
СоциологияСпортСтроительствоТехнологияТуризмФизикаФилософияФинансы
ХимияЧерчениеЭкологияЭкономикаЭлектроника

Гальванических элементов

Читайте также:
  1. I.2. Характеристика основных элементов корпоративной культуры.
  2. II. Строение атома и систематика химических элементов. Периодический закон и периодическая система элементов Д.И. Менделеева.
  3. IV. Редакционные указания для остальных элементов. Ссылки на эталоны. Дешифровочные признаки
  4. Амортизация - 1 из элементов издержек производства
  5. Анатомо-физиологическое единство элементов сосудисто-нервных пучков, значение в практике.
  6. атомов химических элементов
  7. Бионические аспекты элементов автоматики

1. Вычислите при 45оС электродвижущую силу гальванического элемента

Cu | (0,1М) CuSO4 || (0,02 М)Tl2SO4 | Tl.

Кажущаяся степень диссоциации CuSO4 равна 40%, а Tl2SO4 – 87%.

Решение. В представленном гальваническом элементе протекают следующие электродные процессы:

на аноде Cu0 – 2ē = Cu2+, окисление;

на катоде 2Tl+ + 2ē = 2Tl, восстановление.

Согласно уравнению Нернста для ЭДС такого гальванического элемента (уравнение 14)

Е = Е0 + ℓn , где Е0 = φ0Tl+/Tl– φ0Cu/Cu2+.

Значения стандартных электродных потенциалов медного и таллиевого электродов найдем по Таблице № 1 Приложения: φ0Tl+/Tl= - 0,34 В;φ0Cu/Cu2+ = - 0,34 В. Отсюда следует, что Е0 = 0.

Для расчета второго слагаемого в уравнении Нернста вводим допущение, что при низких концентрациях молярная и моляльная концентрации ионов в растворе практически равны между собой, т.е. Cμ≈ Cm, и тогда, с учетом значений степени диссоциации солей меди сульфата и таллия сульфата, находим:

Cm(Cu2+) = α∙Cμ(CuSO4) = 0,4∙0,1 = 0,04 (моль/кг);

Cm(Tl+) = 2∙ α∙Cμ(Tl2SO4) = 2∙0,87∙0,02 = 0,035 (моль/кг).

Теперь рассчитаем ЭДС, используя упрощенную формулу:

Е = ℓg , где Ne = 2, Т = 273 + 45 = 318 К, и тогда

Е = ℓg = 0,0318∙ℓg(0,031)= 0,0318∙(-1,514) = - 0,048 (В).

Ответ: Е = - 0,048 В.

2. Определите, какие процессы происходят у электродов медного концентрационного гальванического элемента, если у одного из электродов а(Cu2+) = 1 моль/кг, а у другого – 1,0∙10-3 моль/кг. Составьте схему работы этого гальванического элемента и определите его ЭДС.

Решение. В концентрационном гальваническом элементе у электрода с большей активностью действующих ионов протекает процесс восстановления ионов (этот электрод – катод), противоположный электрод с меньшей aктивностью ионов играет роль анода, на нем протекает процесс окисления (как правило, окисляется сам электрод, если он изготовлен из того же металла).

Таким образом, на катоде протекает реакция: Cu2+ + 2ē = Cu0;

на аноде Cu0 - 2ē = Cu2+.

В результате этих процессов у катода активность ионов меди уменьшается, а у анода – увеличивается, процесс будет продолжаться до тех пор, пока активности ионов у электродов не сравняются, т.е. а(Cu2+)K = a(Cu2+)A.

Схема гальванического элемента:

(A, –) Сu | Cu2+(a = 1,0∙10-3) || Cu2+(a = 1,0) | Cu (K, +).

ЭДС такого гальванического элемента в начальный момент времени будет равна

Е = ℓn = ℓg = = 0,089 B.

Ответ: Е = 0,089 В.

3. Установите, как должен быть составлен гальванический элемент, чтобы в нем протекала реакция

2Au3+ + 3H2 = 2Au + 6H+.

Составьте схему работы такого гальванического элемента и рассчитайте его стандартную ЭДС.

Решение. Уравнение окислительно-восстановительного процесса указывает на то, что окислителем в нем выступает катион золота Au3+, а восстановителем – газообразный водород Н2. Следовательно, в гальваническом элементе водородный электрод служит анодом φ(Н2|2Н+)А, а золотой электрод – катодом φ(Au3+/Au)K, электрический ток перемещается от водородного электрода к золотому, и тогда схема гальванического элемента будет следующей:

(A, –) H2(Pt) | 2H+ || Au3+ | Au (K, +).

Стандартная ЭДС такого гальванического элемента определяется по уравнению Нернста как разность стандартных электродных потенциалов катода (золотого электрода) и анода (водородного электрода), т.е.

Е0 = φ0(Au3+/Au) – φ0(2Н+2),

и поскольку стандартный электродный потенциал водородного электрода принят равным нулю, то Е0 = φ0(Au3+/Au).

Найдем значение этого потенциала в Таблице № 1 Приложения:

φ0(Au3+/Au) = 1,50 В и тогда Е0 = 1,50 В.

Ответ: Е0 = 1,50 В.

4. В гальваническом элементе

(-) Zn |Zn2+ || HCl (0,001 M, α = 100%) | H2(Cu) (+)

концентрация ионов Zn2+ в растворе Сμ(Zn2+) = 2,1∙10-3 моль/л. Рассчитайте ЭДС этого элемента при температуре 600С и напишите уравнения его электродных процессов.

Решение. Поскольку в данном гальваническом элементе цинковый электрод является анодом, а водородный – катодом, то в нем идут следующие электродные процессы: а) на аноде - процесс окисления Zn - 2ē = Zn2 +;

б) на катоде– процесс восстановления 2H+ + 2ē = H2.

Согласно уравнению (14) ЭДС гальванического элемента определяется по формуле

Е = Е0 + ℓn .

По таблице № 1 Приложения найдем значение стандартного электродного потенциала цинка φ0(Zn2+/Zn)и рассчитаем стандартную ЭДС, зная что φ0(2Н+2) = 0:

Е0 = φ0(2Н+2) - φ0(Zn2+/Zn) = 0 – (-0,736) = 0,763 B.

Подставим полученное значение в уравнение Нернста и упростим его с учетом условий задачи, имея в виду, что Т = 273 + 60 = 333 К и Ne = 2:

Е = Е0 + ℓg ,

Е = 0,763 + ℓg = 0,763 + 0,033ℓg(0,48∙10-3) = 0,653 (В).

Ответ: Е = 0,653 В; на катоде 2H+ + 2ē = H2; на аноде Zn - 2ē =Zn2 +.


Дата добавления: 2015-07-11; просмотров: 438 | Нарушение авторских прав


Читайте в этой же книге: Правила определения степени окисления (n) атома в сложном соединении. | Правила уравнивания окислительно-восстановительных реакций. | Б. Электрохимические процессы в гальваническом элементе | Окислительно-восстановительных процессах | Восстановительных реакций | Потенциалов реагентов и энергии Гиббса | Реагентов окислительно-восстановительного процесса | Отношению к стандартному водородному электроду) при 298 К |
<== предыдущая страница | следующая страница ==>
Газовых электродов| А. Домашнее задание №6 для закрепления навыков решения задач

mybiblioteka.su - 2015-2024 год. (0.008 сек.)