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

Тема 9. Равновесие в электрохимических системах




Электродными процессами называется взаимодейст­вие ионов с электродами. Это электролиз и генерация ЭДС в гальванических элементах.

При электролизе электрическая энергия преобразуется в химическую энергию окислительно-восстановительной реакции.

Гальванический элемент - прибор, преобразующий энергию химической реакции в электрическую. Простей­ший пример гальванического элемента - элемент Даниеля-Якоби. Он состоит из двух электродов, погруженных в со­ответствующие растворы электролитов. Между каждым электродом и раствором возникает разность потенциалов. Если эти электроды соединить, например, медной проволо­кой, то на одном из электродов пойдет реакция окисления, а на другом - реакция восстановления.

Пример 1.Составьте схему гальванического элемента, в котором электродами являются магниевая и цинковая пластинки, опущенные в растворы их ионов с активной концентрацией 1 моль/л. Какой металл является анодом, какой катодом? Напишите уравнение окислительно-восстановительной реакции, протекающей в этом гальваническом элементе, и вычислите его ЭДС.

Р е ш е н и е. Схема данного гальванического элемента

(-)Mg | Mg2+ || Zn2+ | Zn(+).

Вертикальная линия обозначает поверхность раздела между металлом и раствором, а две линии - границу раздела двух жидких фаз - пористую перегородку (или соединительную трубку, заполненную раствором электролита). Магний имеет меньший потенциал (-2,37 В) и является анодом, на котором протекает окислительный процесс:

Мg° - 2e = Mg2+. (1)

Цинк, потенциал которого -0,763 В, - катод, т.е. электрод, на котором протекает восстановительный процесс:

Zn2+ + 2e = Zn°. (2)

Уравнение окислительно-восстановительной реакции, характеризующее работу данного гальванического элемента, можно получить, сложив электронные уравнения анодного (1) и катодного (2) процессов:

Мg + Zn2+ = Mg2+ + Zn.

Для определения ЭДС гальванического элемента из потенциала катода следует вычесть потенциал анода. Так как концентрация ионов в растворе равна 1 моль/л, то ЭДС элемента равна разности стандартных потенциалов двух его элек­тродов:

Е = j°(Zn2+/Zn) - j°(Mg2+/Mg) = -0,763 - (-2,37) = 1,607 B.

Пример 2. Ток силой 2,5 А, проходя через раствор электролита, за 30 мин выделяет из раствора 2,77 г металла. Найти эквивалентную массу металла.

Р е ш е н и е. Решим уравнение Фарадея относительно эквивалентной массы металла и подставим в него данные за­дачи (m = 2,77 г; I = 2,5 A; t = 30 мин = 1800 с):

Эm = mF /(It) = 2,77·96500/(2,5·1800) = 59,4 г/моль.

Пример 1..Ток силой 6 А пропускали через водный раствор серной кислоты в течение 1,5 часа. Вычислить мас­су разложившейся воды и объемы выделившихся кислорода и водорода (условия нормальные).

Р е ш е н и е. Массу разложившейся воды находим из уравнения закона Фарадея имея в виду, что 1,5 часа = 5400 c и Эm2О) = 9 г/моль:

m(H2O) = Э mIt/F = 9·6·5400/96 500 = 3,02 г.

При вычислении объемов выделившихся газов представим уравнение закона Фарадея в следующей форме:

V0 = Э VIt/F,

где V0 - объем выделившегося газа при н.у.; ЭV - эквивалентный объем газа, л/моль. ЭV водорода равен 11,2 л/моль, а кислорода - 5,6 л/моль, то получаем:

V0(H2) = 11,2·6·5400/96 500 = 3,76 л;

1) V0(O2) = 5,6·6·5400/96 /л.

 


Поможем в написании учебной работы
Поможем с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой





Дата добавления: 2014-10-22; просмотров: 2638. Нарушение авторских прав; Мы поможем в написании вашей работы!

Studopedia.info - Студопедия - 2014-2022 год . (0.019 сек.) русская версия | украинская версия
Поможем в написании
> Курсовые, контрольные, дипломные и другие работы со скидкой до 25%
3 569 лучших специалисов, готовы оказать помощь 24/7