Химия. Абакумова Н.А. - 42 стр.

UptoLike

ВУЗ: 

ТГТУ | Тамбов

Составители: 

Рубрика: 

П р и м е р 1. Стандартный электродный потенциал никеля больше, чем кобальта. Изменится ли это соотношение,
если измерить потенциал никеля в растворе его ионов с концентрацией 0,001 моль
/ л, а потенциал кобальта – в растворе с
концентрацией 0,1 моль
/ л?
Р е ш е н и е. Электродный потенциал металла (
ϕ) зависит от концентрации его ионов в растворе. Эта зависимость
выражается уравнением Нернста:
ϕ = ϕ° + (0,059/n)·lgC,
где ϕ° – стандартный электродный потенциал; n – число электронов, принимающих участие в процессе; С – концентра-
ция (при точных вычислениях – активность) гидратированных ионов металла в растворе, моль
/ л; ϕ° для никеля и кобаль-
та соответственно равны –
0,250 и – 0,277 В. Определим электродные потенциалы этих металлов при данных в условии
концентрациях:
ϕ (Ni
2+
/ Ni) = – 0,25 + (0,059 / 2) · lg10
–3
= – 0,339 B;
ϕ (Co
2+
/ Co) = – 0,277 + (0,059 / 2) · lg10
–1
= – 0,307 B.
Таким образом, при изменившейся концентрации потенциал кобальта стал больше потенциала никеля.
П р и м е р 2. Магниевую пластинку опустили в раствор его соли. При этом электродный потенциал магния оказал-
ся равен –
2,41 В. Вычислите концентрацию ионов магния (в моль / л).
Р е ш е н и е. Подобные задачи также решаются на основании уравнения Нернста (см. пример 1): –
2,41 = –
2,37 + (0,059
/ 2) lgC,
–0,04 = 0,0295
· lgC, lgC = – 0,04 / 0,0295 = –1,3559 C (Mg
2+
) = 4,4 · 10
–2
моль / л.
П р и м е р 3. 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 | Mg
2+
|| Zn
2+
| 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¯ = Mg
2+
. (1)
Цинк, потенциал которого – 0,763 В, – катод, т.е. электрод, на котором протекает восстановительный процесс:
Zn
2+
+ 2e¯ = Zn°. (2)
Уравнение окислительно-восстановительной реакции, характеризующее работу данного гальванического элемента,
можно получить, сложив электронные уравнения анодного (1) и катодного (2) процессов:
Мg + Zn
2+
= Mg
2+
+ 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 элек-
тродов:
Е = ϕ°(Zn
2+
/ Zn) – ϕ°(Mg
2+
/ Mg) = – 0,763 – (– 2,37) = 1,607 B.
ЗАДАНИЯ
321. Рассчитать равновесные потенциалы двух медных электродов, у которых активности ионов меди Cu
2+
соответ-
ственно равны 1,0 и 10
–3
моль / л. Определить ЭДС следующих элементов:
1) Cu
Cu
2+
Cu
2+
Cu a (Cu
2+
) = 10
–3
моль / л; a (Cu
2+
) = 1 моль / л,
2) Cu
Cu
+
Cu
+
Cu a (Cu
+
) = 10
–3
моль / л; a (Cu
+
) = 1 моль / л.
322. Гальванический элемент состоит из серебряного электрода, погруженного в 1М раствор AgNO
3
, и стандартного
водородного электрода. Написать уравнение электродных процессов и суммарной реакции, происходящей при работе
данного элемента. Найти ЭДС этого элемента.
323. Определить значение электродного потенциала меди, погруженной в 0,02 н. раствор Cu(NO
3
)
2
.
324. При каком условии будет работать гальванический элемент, электроды которого сделаны из одного и того же
металла? Составить схему, написать электронные уравнения электродных процессов и вычислить ЭДС гальванического
элемента, в котором один никелевый электрод находится в 0,001 М растворе, а другой такой же электрод в 0,01 М рас-
творе сульфата никеля.
325. Рассчитать равновесный потенциал медного и серебряного электродов при a(Cu
2+
) = a(Ag
+
) = 0,01 моль / л и ЭДС
элемента, составленного из этих электродов:
AgAg
+
Cu
2+
Cu.

Страницы