Электрохимические методы контроля и защиты окружающей среды. Кравченко Т.А - 29 стр.

UptoLike

ВУЗ: 

ВГУ | Воронеж

Составители: 

Рубрика: 

29
2
H
H
RT RT
Elna lnp
F2F
+
=− или
2
H
RT RT
E2,3pHlnp
F2F
=− −
, (39)
где
2
H
p – давление водорода.
Потенциал электрода измеряют в электрохимической цепи, состоящей
из исследуемого (рабочего) электрода и электрода сравнения. Напряжение
этой цепи (ЭДС) определяется разностью потенциалов катода и анода. Ка-
тод и анод выбирают таким образом, чтобы потенциал катода был положи-
тельнее потенциала анода, так что напряжение цепи всегда больше нуля:
Е = Е
К
- Е
А
> 0. (40)
Напряжение цепи связано с изменением энергии Гиббса в ходе химической
реакции соотношением:
G
E
zF
Δ
=− . (41)
Типовые задачи с решениями
Задача1. Вычислить активность ионов олова (II) в растворе по ЭДС
элемента
22
Pb (a 0,001) | Pb || Sn (a x) | Sn
++
==. При 298 К ЭДС равна 0,0615 В.
Решение.
Судя по значению ЭДС, самопроизвольно пойдет реакция
22
Pb Sn Pb Sn
++
+
→+, (42)
Правый электрод (Sn) является положительным полюсом элемента, т. е. на
нем происходит процесс восстановления, а именно восстанавливаются ио-
ны Sn
2+
и выделяются в виде металлического олова
2
Sn 2e Sn
+−
+
→ . (43)
На свинцовом электроде происходит переход атомов свинца в ионы Pb
2+
2
Pb Pb 2e
+
−
→+. (44)
ЭДС элемента вычисляется по уравнению
нач
o
i
кон
i
Пa
0.059
EE lg
z Пa
=+
, (45)
в котором
о
E
– стандартная ЭДС, z – число электронов, участвующих в ре-
акции.
По таблице стандартных электродных потенциалов найдем стандарт-
ные потенциалы олова и свинца
2
о
Sn / Sn
Е 0,1400 В
+
=−
и
2
o
Рb/Pb
Е 0,1265 В
+
=−
.
Тогда
o
E 0,1400 ( 0,1265) 0,0135 В=− − − =−
.
0,059 x
E 0,0135 lg 0,0615 В
2 0,001
=− + =
.
Отсюда
20,059
lg x 0,0615 0,0135 lg 0,001
0,059 2
⎛⎞
=++
⎜⎟
⎝⎠
, х = 0,349. 
                                           29
                 RT            RT                      RT         RT
               E=    ln a H+ −    ln p H2 или E = −       2,3pH −    ln p H2 , (39)
                  F            2F                       F         2F
где p H2 – давление водорода.
     Потенциал электрода измеряют в электрохимической цепи, состоящей
из исследуемого (рабочего) электрода и электрода сравнения. Напряжение
этой цепи (ЭДС) определяется разностью потенциалов катода и анода. Ка-
тод и анод выбирают таким образом, чтобы потенциал катода был положи-
тельнее потенциала анода, так что напряжение цепи всегда больше нуля:
                                      Е = ЕК - ЕА > 0.                         (40)
Напряжение цепи связано с изменением энергии Гиббса в ходе химической
реакции соотношением:
                                             ΔG
                                        E=−      .                             (41)
                                              zF

                        Типовые задачи с решениями
    Задача1. Вычислить активность ионов олова (II) в растворе по ЭДС
элемента Pb 2+ (a = 0,001) | Pb || Sn 2+ (a = x) | Sn . При 298 К ЭДС равна 0,0615 В.
    Решение. Судя по значению ЭДС, самопроизвольно пойдет реакция
                                   Pb + Sn 2+ → Pb 2+ + Sn ,                      (42)
Правый электрод (Sn) является положительным полюсом элемента, т. е. на
нем происходит процесс восстановления, а именно восстанавливаются ио-
ны Sn2+ и выделяются в виде металлического олова
                                    Sn 2+ + 2e − → Sn .                           (43)
                                                                                 2+
На свинцовом электроде происходит переход атомов свинца в ионы Pb
                                     Pb → Pb 2+ + 2e − .                          (44)
ЭДС элемента вычисляется по уравнению
                                             0.059 Пi a нач
                                 E = Eo +           lg          ,                 (45)
                                               z        П a кон
                                                     i
              о
в котором E – стандартная ЭДС, z – число электронов, участвующих в ре-
акции.
     По таблице стандартных электродных потенциалов найдем стандарт-
ные потенциалы олова и свинца ЕSn    о
                                       2+
                                          / Sn
                                                = −0,1400 В и Е oРb2 + / Pb = −0,1265 В .
Тогда
                    E o = −0,1400 − (−0,1265) = −0,0135 В .
                                  0,059          x
                   E = −0,0135 +          lg         = 0,0615 В .
                                    2          0,001
    Отсюда
                   2 ⎛                          0,059         ⎞
          lg x =       ⎜ 0,0615 + 0,0135 +            lg 0,001⎟ ,      х = 0,349.
                 0,059 ⎝                           2          ⎠

Страницы