Сборник задач и упражнений по химии - 74 стр.

UptoLike

ВУЗ: 

ТГТУ | Тамбов

Составители: 

Рубрика: 

где
/AgAg
+
ϕ и
−ϕ
+
/ZnZn
2
потенциалы, отвечающие электродным процессам, происходящим соответственно на
серебряном и цинковом электродах. При вычислении электродвижущей силы меньший (в алгебраическом смыс-
ле) электродный потенциал вычитается из большего.
Значения стандартных электродных потенциалов представлены в табл. 11.
11. Стандартные электродные потенциалы
в водных растворах при 25
°С
Реакция
ϕ°, В
Реакция
ϕ°, В
K
+
+ е = K
–2,92
Fe
2+
+ 2 е = Fe
–0,44
Ва
2+
+ 2 е = Ва
–2,91
Cd
2+
+ 2 е = Cd
–0,40
Na
+
+ е = Na
–2,71
Ni
2+
+ 2 е = Ni
–0,25
Mg
2+
+ 2 е = Mg
–2,36
Pb
2+
+ 2 е = Pb
–0,13
Al
3+
+ 3 е = Al
–1,66
H
+
+ е = ½ H
2
0,00
Mn
2+
+ 2 е = Mn
–1,18
Cu
2+
+ 2 е = Cu
0,34
Zn
2+
+ 2 е = Zn
–0,76
Ag
+
+ е = Ag
0,80
Cr
3+
+ 3 е = Cr
–0,74
Hg
2+
+ 2 е = Hg
0,85
П р и м е р 118. Составьте схему, напишите электронные уравнения электродных процессов и вычислите
э.д.с. магниево-цинкового гальванического элемента, в котором [Mg
2+
] = [Zn
2+
] = 1 моль/дм
3
. Какой металл яв-
ляется анодом, какой катодом?
Решение. Схема данного гальванического элемента
(–) Mg Mg
2+
Zn
2+
Zn (+).
Магний имеет меньший потенциал (–2,37 В) и является анодом, на котором протекает окислительный про-
цесс
+
→−
2
Mge2Mg
o
. Цинк, потенциал которого –0,76 В – катод, т.е. электрод на котором протекает восста-
новительный процесс
o
Zne2Zn
2
→+
+
. Уравнение окислительно-восстановительной реакции, которая лежит в
основе работы данного гальванического элемента, можно получить, сложив электронные уравнения анодного и
катодного процессов
ZnMgZnMg
22
+=+
++
. Для определения э.д.с. гальванического элемента из потенциала
катода следует вычесть потенциал анода. Так как концентрация ионов в растворе равна 1 г-ион/дм
3
, то э.д.с.
элемента равна разности стандартных электродных потенциалов двух его электродов.
Поэтому
(
)
.B611372760э.д.с.
/MgMg/ZnZn
22
,,, =−−−=ϕ−ϕ=
++
oo
П р и м е р 119.
Гальванический элемент состоит из металлического цинка, погруженного в 0,1 М рас-
твор нитрата цинка, и металлического свинца, погруженного в 0,02 М раствор нитрата свинца. Вычислите э.д.с.
элемента, напишите уравнения электродных процессов, составьте схему элемента.
Решение. Чтобы определить э.д.с. элемента, необходимо вычислить электродные потенциалы. Для этого на-
ходим значения стандартных электродных потенциалов систем Zn
2+
/Zn (–0,76 В) и Pb
2+
/Pb (–0,13 В), а затем рас-
считываем значения
ϕ по уравнению Нернста:
(
)
сn lg0,059/+ϕ=ϕ
o
, (6.3.2)
где ϕ
о
– стандартный электродный потенциал; n – число электронов, принимающих участие в процессе; с –
концентрация (при точных вычислениях – активность) гидратированных ионов металла в растворе, моль/дм
3
,
т.е.:
()
B79,01030,076,01,0lg
2
059,0
76,0
/ZnZn
2
−=−+−=+−=ϕ
+
;
()
B18,07,1030,013,002,0lg
2
059,0
13,0
Pb/Pb
2
−=−+−=+−=ϕ
+
.
Находим э.д.с. (
Е) элемента:
(
)
B.61,079,018,0
Zn/ZnPb/Pb
22
=−−=ϕ−ϕ=
++
E
Поскольку
Zn/ZnPb/Pb
22 ++
ϕ>ϕ
, то на свинцовом электроде будет происходить восстановление, т.е. он бу-
дет служить катодом:
Pb
2+
+ 2 е
= Pb.

Страницы