Студопедия Главная Случайная страница Обратная связь

Разделы: Автомобили Астрономия Биология География Дом и сад Другие языки Другое Информатика История Культура Литература Логика Математика Медицина Металлургия Механика Образование Охрана труда Педагогика Политика Право Психология Религия Риторика Социология Спорт Строительство Технология Туризм Физика Философия Финансы Химия Черчение Экология Экономика Электроника

Типовая задача. Рассчитать ЭДС гальванического элемента состоящего из электродов: а) Zn/ZnSO4 (0,1М) и Ni/NiSO4 (0,01M);




Рассчитать ЭДС гальванического элемента состоящего из электродов: а) Zn/ZnSO4 (0,1М) и Ni/NiSO4 (0,01M);

б) Ag/AgNO3 (1M) и Ag/AgNO3 (0,1M). Составить схемы гальванических элементов, описать процессы, протекающие на катоде и аноде.

 

Решение. а) Рассматриваемый гальванический элемент является химическим, т.е. разница потенциалов достигается за счет разной химической природы электродов. ЭДС гальванического элемента определяется разницей потенциалов катода и анода. Пользуясь значениями таблицы П.2, в приложении находим значения стандартных потенциалов цинкового и никелевого электродов:

φ0(Zn2+/Zn0) = -0,76 В

φ0(Ni2+/Ni0) = - 0,25 В

Рассчитываем реальные потенциалы рассматриваемых электродов при указанных в условии задачи концентрациях, используя уравнение Нернста:

 

 

, где

 

n – количество электронов, участвующих в электродной полуреакции;

[Zn2+] и [Ni2+] – концентрации катионов цинка и никеля в растворе, составляющем электрод.

Рассчитав потенциалы электродов, составляющих гальванический элемент, можем сделать вывод, что цинковый электрод в данном элементе является анодом, а никелевый – катодом, т.к. φNi2+/Ni0 > φZn2+/Zn0

 

Записываем уравнения процессов, протекающих на катоде и аноде:

на никелевом электроде будет происходить восстановление

(+) К: Ni2+ + 2е- = Ni0

на цинковом электроде – окисление

(-) А: Zn0 = Zn2++ 2е-

Токообразующая реакция:

Ni2+ + Zn0 = Ni0 + Zn2+

 

Рассчитываем ЭДС:

 

ε = φк - φа = φNi2+/Ni0 - φZn2+/Zn0 = -0,31 – (-0,79) = 0,48 В

 

Составляем схему гальванического элемента:

 

(-) Zn | ZnSO4 (0,1М) || NiSO4 (0,01M) | Ni (+)

 

б) Рассматриваемый гальванический элемент является концентрационным, т.е. разница потенциалов достигается за счет разницы концентраций растворов соли в составе электродов.

ЭДС рассчитывается аналогично ЭДС химического гальванического элемента.

Пользуясь таблицей П.2, находим значение стандартного потенциала серебряного электрода:

φ0Ag+/Ag0 = 0,80 В

Используя уравнение Нернста, определяем потенциалы электродов при заданных концентрациях. Обозначим потенциал электрода Ag/AgNO3 (1M) – φ1, а электрода Ag/AgNO3 (0,1M) – φ2.

Потенциал φ1 будет равен стандартному потенциалу серебряного электрода, т.к. [Ag+] = 1 моль/л

φ1 = 0,80 В

Для второго электрода потенциал рассчитываем, используя уравнение Нернста:

 

 

Электрод Ag/AgNO3 (1M) в данном элементе является катодом, Ag/AgNO3(0,1M) –анодом, т.к. φ1 > φ2

На первом электроде будет происходить восстановление:

(+) К: Ag+ + е- = Ag0

на втором – окисление:

(-) А: Ag0 = Ag+ + е-

Рассчитываем ЭДС гальванического элемента

 

ε = φк - φа = φ1 - φ2= 0,80 - 0,74 = 0,06 В

и составляем его схему

 

(-) Ag | AgNO3 (0,1M) || AgNO3 (1M) | Ag (+)

 

 

Варианты заданий

Таблица 10

№ п/п 1-ая пара электродов 2-ая пара электродов
1. Sn | SnCl2 (0,1M); Cr | CrCl3 (1M) Co | CoSO4 (0,1M); Co | CoSO4 (0,01M);
2. Ni | NiSO4 (1M); Co | CoSO4 (0,01M) Сu | CuCl2 (0,001M); Сu | CuCl2 (0,1M);
3. Сu | CuCl2 (0,1M); Zn | ZnCl2 (1M) Cr | CrCl3 (1M); Cr | CrCl3 (0,1M)
4. Cr | CrCl3 (0,01M); Pb | PbCl2 (1M) Fe | FeCl2 (1M); Fe| FeCl2 (0,1M)
5. Cd | CdSO4 (0,1M); Bi | Bi2(SO4 )3(0,1M) Au | Au(NO3)3 (0,1M); Au | Au(NO3)3 (1M);
6. Ag | AgNO3 (0,1M); Hg | Hg(NO3)2 (1M) Ni | NiCl2 (0,01M); Ni | NiCl2 (0,1M);
7. Fe | FeSO4 (0,1M); Zn | Zn SO4 (0,01M) Pb | Pb (NO3)2 (0,1M); Pb | Pb (NO3)2 (1M)
8. Cr | CrCl3 (0,1M); Fe| FeCl2 (1M) Sn | Sn(NO3)2 (0,01M); Sn | Sn(NO3)2 (0,1M)
9. Mg | Mg(NO3)2 (0,01M); Zn | Zn(NO3)2 (1M) Hg | Hg(NO3)2 (0,1M); Hg | Hg(NO3)2 (1M)
10. Ni | NiCl2 (0,1M); Zn | ZnCl2 (0,1M) Mg | MgCl2 (0,1M); Mg | MgCl2 (0,01M)
11. Au | Au(NO3)3 (0,1M); Zn | Zn(NO3)2 (1M) Ag | AgNO3 (0,1M); Ag | AgNO3 (0,01M);
12. Cr | CrCl3 (0,01M); Zn | ZnCl2 (0,1M) Cd | CdSO4 (1M); Cd | CdSO4 (0,1M);
13. Ni | Ni(NO3)2 (1M); Cu | Cu(NO3)2 (0,1M) Zn | ZnCl2 (0,1M); Zn | ZnCl2 (0,001M)
14. Cr | CrCl3 (0,001M); Ni | NiCl2 (1M) Zn | Zn(NO3)2 (0,1M); Zn | Zn(NO3)2 (1M)
15. Ag | AgNO3 (0,1M); Ni | Ni(NO3)2 (0,01M) Mg | Mg(NO3)2 (1M); Mg | Mg(NO3)2 (0,1M);
16. Au | Au(NO3)3 (0,01M); Ag | Ag NO3 (1M) Sn | SnCl2 (0,001M); Sn | SnCl2 (0,1M);
17. Ni | NiCl2 (0,1M); Fe | FeCl2 (1M) Pb | PbCl2 (0,1M); Pb | PbCl2 (0,01M)
18. Fe | Fe(NO3)2 (1M); Ag| AgNO3 (0,01M) Zn | Zn SO4 (0,01M); Zn | Zn SO4 (0,1M)
19. Fe | FeCl3 (0,1M); Co | CoCl2 (1M) Ni | Ni(NO3)2 (1M); Ni | Ni(NO3)2 (0,1M);
20. Cr | CrCl3 (0,1M); Fe| FeCl2 (1M) Cu | Cu(NO3)2 (1M); Cu | Cu(NO3)2 (0,1M)
21. Fe | Fe(NO3)2 (0,1M); Zn | Zn(NO3)2 (0,1M) Ni | NiCl2 (0,1M); Ni | NiCl2 (0,001M);
22. Cu | CuCl2 (1M); Fe| FeCl2 (0,01M) Pb | Pb (NO3)2 (0,01M); Pb | Pb (NO3)2 (1M)
23. Fe | Fe(NO3)2 (0,01M); Cd| Cd (NO3)2 (1M) Hg | Hg(NO3)2 (0,1M); Hg | Hg(NO3)2 (1M)
24. Cu | Cu(NO3)2 (0,1M); Ag | Ag NO3 (1M) Fe | FeCl3 (0,1M); Fe | FeCl3 (0,001M);
25. Cu | Cu(NO3)2 (1M); Hg | Hg(NO3)2 (0,1M) Fe | Fe(NO3)2 (1M); Fe | Fe(NO3)2 (0,01M);
26. Au | Au(NO3)3 (0,1M); Cu | Cu(NO3)2 (1M) Fe | FeSO4 (1M); Fe | FeSO4 (0,001M);
27. Mg | MgCl2 (0,01M); Fe | FeCl2 (0,1M) Cd | CdSO4 (0,01M); Cd | CdSO4 (0,1M);
28. Pb | PbCl2 (0,1M); Mg | MgCl2 (0,01M) Ag | AgNO3 (0,1M); Ag | AgNO3 (0,01M);
29. Mg | Mg(NO3)2 (0,1M); Sn | Sn(NO3)2 (1M) Cr | CrCl3 (0,001M); Cr | CrCl3 (0,1M)
30. Ni | Ni(NO3)2 (0,1M); Pb | Pb (NO3)2 (1M) Co | CoSO4 (0,01M); Co | CoSO4 (0,001M);

 







Дата добавления: 2014-10-22; просмотров: 8056. Нарушение авторских прав


Рекомендуемые страницы:


Studopedia.info - Студопедия - 2014-2020 год . (0.003 сек.) русская версия | украинская версия