Химия. Сборник задач и упражнений. Часть II. Лямина Г.В - 9 стр.

UptoLike

ВУЗ: 

ТПУ | Томск

Составители: 

Рубрика: 

17
На медном электроде протекает восстановление ионов ме-
ди: электроны, переместившиеся к нему от цинкового электро-
да, соединяются с находящимися в растворе ионами меди; об-
разуются атомы меди, выделяющиеся в элементной форме на
пластине металла. Соответствующая вторая полуреакция –
Cu
2+
+ 2e
–
= Cu
0
.
Суммарное уравнение реакции, протекающей в элементе,
получится при сложении уравнений обеих полуреакций
Cu
2+
+ 2e
–
+ Zn
0
– 2e
–
= Zn
2+
+ Cu
0
.
Направление движения ионов в растворе обусловлено проте-
кающими у электродов электрохимическими процессами. Как
было упомянуто выше, у цинкового электрода катионы (положи-
тельные заряженные ионы) выходят в раствор, создавая в нем из-
быточный положительный заряд, а у медного электрода раствор,
наоборот, все время обедняется катионами и заряжается отрица-
тельно. В результате этого создается электрическое поле, в кото-
ром катионы (Zn
2+
и Cu
2+
) движутся от цинкового электрода к
медному, а анионы – SO
4
2–
– в обратном направлении. В итоге
жидкость у обоих электродов остается электронейтральной.
Рис. 9.5.1. Гальванический элемент Даниэля–Якоби
Cu
2+
Cu
2+
Zn
Cu
ZnSO
4
CuSO
4
Полупроницаемая
мембрана
V
Zn
2+
Zn
2+
Cu
2+
Zn
2+
SO
4
2
–
SO
4
2
–
–
–
–
–
+
+
+
+
+
+
+
+
+
–
–
–
–
e
–
e
–
анод
катод
18
Причиной возникновения и протекания электрического
тока в гальваническом элементе является разность электродных
потенциалов – электродвижущая сила (ЭДС). ЭДС любого
гальванического элемента равна разности потенциалов двух его
электродов (катода и анода):
ЭДС = Е
к
– Е
а
>
0, (9.5.1)
где Е
к
– электродный потенциал катода; Е
а
– электродный по-
тенциал анода. ЭДС любого работающего гальванического
элемента – величина положительная.
Анод – электрод, на котором происходит процесс отдачи
электронов (окисление); в гальваническом элементе анод заря-
жен отрицательно. Катод – электрод, на котором происходит
процесс присоединения электронов (восстановление); в гальва-
ническом элементе катод заряжен положительно.
Потенциал катода больше потенциала анода, соответст-
венно, в медно-цинковом элементе цинковый электрод является
анодом, а медный – катодом.
Для элемента Даниэля–Якоби при стандартных условиях и
при [Zn
2+
] = [Cu
2+
] = 1 моль/л
,
//
0
MMMM
nn
ЕЕ
поэтому ЭДС =
1,1)76,0(34,0
/ZnZn/CuCu
22
ЕЕ
В.
Схема цепи гальванического элемента записывается в виде
(–) Zn | Zn
2+
|| Cu
2+
| Cu (+)
или
(–) Zn | ZnSO
4
|| CuSO
4
| Cu (+).
Слева записывается анод, а справа – катод. Одна верти-
кальная черта изображает фазовый раздел между металлом и
раствором электролита. Двойная вертикальная линия отделяет
анодное пространство от катодного. В круглых скобках знака-
ми «плюс» и «минус» обозначают полюсы электродов.
Концентрационный гальванический элемент представ-
ляет собой металлический гальванический элемент, составлен-

Страницы