Электрохимия. Данько Е.Т - 15 стр.

UptoLike

ВУЗ: 

МГУ им. Невельского | Владивосток

Составители: 

Рубрика: 

15
∫
=
τ
0
2
R
dτU
R
1
W
, (18)
– если элемент разряжается при постоянной силе тока (I), то:
∫
=
τ
0
I
UdτIW
. (19)
Важной характеристикой элемента служит удельная энергия, т. е. рассчи-
танная на единицу активной массы. Более высокую удельную энергию можно
получить с использованием элементов с большим значением ЭДС, малой поля-
ризацией и высокими степенями превращения реагентов (Zn│MnO
2
, Mg│CuO и
др.).
Методы исследования, в основе которых лежат термодинамические соот-
ношения между ЭДС электрохимических цепей с одной стороны и физико-
химическими параметрами растворов с другой, называются потенциометриче-
скими. Их используют для определения водородного показателя раствора (рН),
ионного произведения воды, константы гидролиза солей, константы диссоциа-
ции кислоты и основания, растворимости
малорастворимых солей.
Цепь составляют таким образом, чтобы один из электродов был с из-
вестным значением потенциала, величина которого не изменяется в ходе ис-
следования. Такие электроды называют
электродами сравнения. Часто в
качестве электродов сравнения используют хлоридсеребряный (Ag,
AgCl│KCl) и каломельный (Hg, Hg
2
Cl
2
│KCl) электроды. Они отличаются
хорошей воспроизводимостью результатов, надежны и просты в использовании.
Рассмотрим примеры решения задач.
Задача 1. Написать работу гальванического элемента, рассчитать его
ЭДС при стандартных условиях, если одним из электродов его является кисло-
родный электрод со стандартным давлением и рН = 4, а второй электрод – цин-
ковый, с активностью ионов цинка 10
–4
моль/л.
Решение. Работа кислородного электрода в кислой среде (т.к. рН = 4) за-
писывается следующим образом:
О
2
+4Н
+
+ 4ē → 2Н
2
О Е
0
= 1,23 В.
Потенциал кислородного электрода равен
2
OH
4
H
O
red
ox
0
ОН
О
ОН
О
2
2
2
2
2
2
a
aa
lg
4
0,059
1,23
a
a
ln
nF
RT
EE
+
⋅
+=+=
. (20)
Активность воды в ходе реакции изменяется мало и ее можно считать ве-
личиной постоянной. При невысоких давлениях, активность газа можно заме-
нить значением парциального давления газа, а величину
pHa lg
H
−=
+
: 
                                                1 τ 2
                                            WR = ∫ U dτ ,                                   (18)
                                                R0
– если элемент разряжается при постоянной силе тока (I), то:
                                                       τ

                                            WI = I ∫ Udτ .                                  (19)
                                                       0



      Важной характеристикой элемента служит удельная энергия, т. е. рассчи-
танная на единицу активной массы. Более высокую удельную энергию можно
получить с использованием элементов с большим значением ЭДС, малой поля-
ризацией и высокими степенями превращения реагентов (Zn│MnO2, Mg│CuO и
др.).
      Методы исследования, в основе которых лежат термодинамические соот-
ношения между ЭДС электрохимических цепей с одной стороны и физико-
химическими параметрами растворов с другой, называются потенциометриче-
скими. Их используют для определения водородного показателя раствора (рН),
ионного произведения воды, константы гидролиза солей, константы диссоциа-
ции кислоты и основания, растворимости малорастворимых солей.
      Цепь составляют таким образом, чтобы один из электродов был с из-
вестным значением потенциала, величина которого не изменяется в ходе ис-
следования. Такие электроды называют электродами сравнения. Часто в
качестве электродов сравнения используют хлоридсеребряный (Ag,
AgCl│KCl) и каломельный (Hg, Hg2Cl2│KCl) электроды. Они отличаются
хорошей воспроизводимостью результатов, надежны и просты в использовании.
      Рассмотрим примеры решения задач.
      Задача 1. Написать работу гальванического элемента, рассчитать его
ЭДС при стандартных условиях, если одним из электродов его является кисло-
родный электрод со стандартным давлением и рН = 4, а второй электрод – цин-
ковый, с активностью ионов цинка 10–4 моль/л.
      Решение. Работа кислородного электрода в кислой среде (т.к. рН = 4) за-
писывается следующим образом:
                        О2 +4Н+ + 4ē → 2Н2О Е0 = 1,23 В.
      Потенциал кислородного электрода равен

                                                                      0,059 a O ⋅ a H
                                                                                    4
                                                    RT a ox
                                 =E               +          = 1,23 +
                                                                                        +
                 EО                   0
                                      О2              ln                   lg 2 2
                                                                                      .     (20)
                      2
                          Н 2О             Н 2О     nF a red            4      aH O 2




      Активность воды в ходе реакции изменяется мало и ее можно считать ве-
личиной постоянной. При невысоких давлениях, активность газа можно заме-
нить значением парциального давления газа, а величину lg a H + = − pH :




                                                                                                   15

Страницы