Гальванический элемент может быть составлен из любых двух электродов с различными потенциалами. Разность потенциалов может быть обусловлена различными причинами, в соответствии с чем гальванические элементы подразделяют на:
- — химические;
- — физические;
- — концентрационные.
Гальванические элементы характеризуют также по наличию или отсутствию границы раздела между двумя жидкими фазами, на которой происходит перенос ионов. Это может быть граница между двумя растворами, содержащими различные электролиты, или между растворами одного и того же состава, но различающимися по концентрации. Цепи, в которых есть такая граница раздела и существует определенный диффузионный потенциал, называются цепями с переносом. Если же граница раздела жидкость- жидкость в цепи отсутствует, то в этом случае говорят о цепи без переноса.
Химические гальванические элементы
Гальванические элементы, электроды которых различны по химической природе, называют химическими. В этом случае источником энергии служит самопроизвольная окислительно-восстановительная реакция. Химическая цепь может быть с переносом, примеры:
— элемент Даниэля-Якоби, составленный из двух электродов первого рода:
— элемент, составленный из электродов первого и второго рода:
— элемент, составленный из газового электрода первого и электрода первого рода:
Пример 1
Записать схему цепи, составленной из цинкового и хлорсеребряного электродов. Определить стандартную ЭДС. Как зависит ЭДС цепы от концентрации растворов (диффузионным потенциалом пренебречь)?
Выпишем из справочника потенциалопределяющие реакции и стандартные потенциалы электродов; определим величину стандартной ЭДС (табл. 4).
Стандартные потенциалы и стандартная ЭДС
Положительным в цепи будет тот электрод, который имеет больший условный потенциал. Поскольку никаких дополнительных условий в задаче не ставится, будем ориентироваться по значениям стандартных условных потенциалов. Положительным будет хчорсе- ребряный электрод, отрицательным — цинковый. Схема цепи:
Для того, чтобы ответить на вопрос о влиянии концентраций на ЭДС, определим, какая реакция протекает в этой цепи.
На положительном электроде (катоде) протекает приведенная в справочнике полуреакция восстановления, на отрицательном (аноде) — полуреакция идет в обратном направлении (окисление). Чтобы получить суммарную окислительно-восстановительную реакцию, протекающую в цепи, необходимо уравнять полуреакции по электронам, а затем сложить их (табл. 5).
Запишем уравнение Нернста, учитывая, что активности чистых твердых веществ равны единице:
Чтобы повысить ЭДС рассмотренной цепи, необходимо уменьшить концентрации растворов электролитов на обоих электродах.
Пример 2
Определить значение AG 0 и величину константы равновесия реакции, протекающей в цепи, составленной из цинкового и хлорсереб- ряного электродов.
Выше мы определили значение стандартной ЭДС цепи: Стандартная ЭДС связана с константой равновесия уравнением
Значение стандартной функции Гиббса связано со стандартной ЭДС уравнен ием (26):
Пример 3
Записать реакцию, протекающую в цепи и определить ЭДС гачь- ванического элемента, составленного из водородного и бромсеребря- ного электродов, если:
- — давление водорода Р = 0,1 атм;
- — для приготовления водородного электрода использован раствор соляной кислоты концентрацией т = 3 моль кг Н20;
- — для приготовления бром серебрян ого электрода использован раствор НВг концентрацией т = 3 моль/кг Н20 (диффузионным потенциалом пренебречь).
Выпишем из справочника потенциалопределяющие реакции и стандартные потенциалы электродов; определим величину стандартной ЭДС (табл. б).
Стандартные потенциалы и стандартная ЭДС
Положительным в цепи будет тот электрод, который имеет больший условный потенциал. В задаче заданы значения давления и концентраций, которые влияют на величину электродных потенциалов. Поэтому в первую очередь необходимо определить значение условного потенциала каждого электрода в данных конкретных условиях.
Запишем для обеих полуреакций уравнения Нернста и вычислим значения потенциалов, учитывая, что активности чистых твердых веществ равны единице.
Для бром серебрян ого электрода, согласно (49),
для водородного электрода, согласно (3.141):
Для расчета необходимо вычислить активности катионов ТГ и Вг~. Выпишем из справочника соответствующие средние ионные коэффициенты активности и вычислим активности ионов (табл. 7).
Коэффициенты активности и активность ионов_
Концентрация, моль/кг Н20
я = 1,0 -1,693 = 1,693
Вычислим значения условных потенциалов электродов:
В рассматриваемом примере стандартные потенциалы полуэле- ментов отличаются незначительно. При указанных в задаче условиях потенциал водородного электрода оказывается больше, чем потенциал бром серебрян ого электрода (хотя соотношение стандартных электродных потенциалов было обратным). Таким образом, в рассматриваемой цепи водородный электрод является катодом, а бром- серебряный — анодом. Схема цепи должна быть записана следующим образом:
На положительном электроде (катоде) протекает приведенная в справочнике полуреакция восстановления, на отрицательном (аноде) — полуреакция идет в обратном направлении (окисление). Чтобы получить суммарную окислительно-восстановительную реакцию, протекающую в цепи, необходимо уравнять полуреакции по электронам, а затем сложить их (табл. 8).
Если для обоих электродов подходит один и тот же электролит, то можно собрать химическую цепь без переноса, например, цепь из водородного и хлорсеребряного электродов. Водородный электрод требует присутствия в растворе катионов Н + ; хлорсеребряный электрод — анионов С1 — , то есть для обоих электродов подходит один и тот же раствор соляной кислоты:
В цепи протекают полуреакции:
ЭДС элемента в этом случае
В химическом элементе без переноса водородный электрод можно заменить другим газовым электродом — хлорным:
В этой цепи протекают полуреакции: в которой ионы хлора справа и слева можно сократить:
В суммарной реакции не участвуют ионы. Если давление газа равно 1 атм., то ЭДС элемента не зависит от концентрации электролита:
Источник: studref.com
Составьте схему и вычислите ЭДС гальванического элемента, образованного серебряным электродом, погруженного в раствор AgNO3 с концентрацией Ag+ равной 0,01 моль/л и стандартным водородным электродом.
Готовое решение: Заказ №8716
Тип работы: Задача
Статус: Выполнен (Зачтена преподавателем ВУЗа)
Предмет: Химия
Дата выполнения: 22.09.2020
Цена: 228 руб.
Чтобы получить решение , напишите мне в WhatsApp , оплатите, и я Вам вышлю файлы.
Кстати, если эта работа не по вашей теме или не по вашим данным , не расстраивайтесь, напишите мне в WhatsApp и закажите у меня новую работу , я смогу выполнить её в срок 1-3 дня!
Описание и исходные данные задания, 50% решения + фотография:
Составьте схему и вычислите ЭДС гальванического элемента, образованного серебряным электродом, погруженного в раствор AgNO 3 с концентрацией Ag + равной 0,01 моль/л и стандартным водородным электродом. Напишите уравнения электродных процессов
Решение :
Используя уравнения Нернста, рассчитываем электродные потенциал магния и никеля:
Потенциал стандартного водородного электрода равен 0В, это меньше
- Подберите коэффициенты реакции, укажите окислитель и восстановитель, составьте электронные уравнения Zn0 + HN+5O3 → Zn+2(NO3)2 + N+12O + H2O
- В конструкциях, омываемых морской водой, не следует одновременно применять детали из железа и алюминиевых сплавов? Приведите схему коррозии в случае небрежной эксплуатации таких деталей.
- Составьте полные уравнения реакций: FeSO4 + KClO3 + H2SO4 = Fe2(SO4)3 + KCl + H2O Cu + H2SO4 = CuSO4 + SO2 + H2O
- Составьте электронное уравнение, подберите коэффициенты и укажите окислитель и восстановитель в реакции
Присылайте задания в любое время дня и ночи в ➔
Официальный сайт Брильёновой Натальи Валерьевны преподавателя кафедры информатики и электроники Екатеринбургского государственного института.
Все авторские права на размещённые материалы сохранены за правообладателями этих материалов. Любое коммерческое и/или иное использование кроме предварительного ознакомления материалов сайта natalibrilenova.ru запрещено. Публикация и распространение размещённых материалов не преследует за собой коммерческой и/или любой другой выгоды.
Сайт предназначен для облегчения образовательного путешествия студентам очникам и заочникам по вопросам обучения . Наталья Брильёнова не предлагает и не оказывает товары и услуги.
В случае копирования материалов, указание web-ссылки на сайт natalibrilenova.ru обязательно.
Источник: natalibrilenova.ru
Составьте схему, напишите электронные уравнения электродных процессов, вычислите ЭДС гальванического элемента, состоящего из пластин серебра и хрома, опущенных в растворы своих солей, если потенциал серебряного электрода в растворе AgNO3 составил 95 % от величины его стандартного электродного потенциала, а хромовый электрод опущен в раствор Cr(NO3)3 с концентрацией 0,006 моль/л.
⚡ Условие + 37% решения:
Составьте схему, напишите электронные уравнения электродных процессов, вычислите ЭДС гальванического элемента, состоящего из пластин серебра и хрома, опущенных в растворы своих солей, если потенциал серебряного электрода в растворе AgNO3 составил 95 % от величины его стандартного электродного потенциала, а хромовый электрод опущен в раствор Cr(NO3)3 с концентрацией 0,006 моль/л.
Решение: Схема данного гальванического элемента (-) Cr│Cr3+║Ag+│Ag (+) Записываем электронные уравнения электродных процессов, происходящих при работе данного гальванического элемента 3 A: Cr 3e Cr
Готовые задачи по химии которые сегодня купили:
Образовательный сайт для студентов и школьников
Копирование материалов сайта возможно только с указанием активной ссылки «www.lfirmal.com» в качестве источника.
Источник: lfirmal.com