Руководство к практическим занятиям по общей химии. Смолова Л.М. - 139 стр.

UptoLike

ВУЗ: 

ТПУ | Томск

Составители: 

Рубрика: 

139
Решение. ϕ
о
Mg
2+
/Mg = −2,37 В; ϕ
о
Pb
2+
/Pb = −0,13 B (табл. 10.1); ϕ
о
маг-
ниевого электрода меньше, т.е. Mg является более активным металлом, поэтому в
гальваническом элементе магний будет анодом, а свинец − катодом. На электродах
будут протекать следующие процессы:
А: Mg − 2e = Mg
2+
,
К: Pb
2+
+ 2e = Pb
о
.
Схема гальванического элемента записывается так: Mg⏐Mg
2+
║Pb
2+
⏐Pb.
Для расчета ЭДС необходимо найти электродные потенциалы. Согласно уравне-
нию Нернста (10.2):
Mg/Mg
2+
ϕ
= ϕ
о
+
=
+
]Mg[lg
n
059,0
2
−2,37 + 0,0295
.
lg 0,1 = −2,4 B;
Pb/Pb
2+
ϕ = −0,13 + 0,0295
.
lg 0,001 = −0,13 + 0,0295·(−3) = −0,22 В.
ЭДС = ϕ
кат
− ϕ
ан
= −0,22 − (−2,4) = 2,18 В.
Пример 2. Определить ЭДС гальванического элемента, составленного из сереб-
ряных электродов, опущенных в 0,0001 М и 0,1 М растворы AgNO
3
.
Решение. Гальванический элемент может быть составлен не только из различ-
ных, но и одинаковых электродов, погруженных в растворы одного и того же элек-
тролита различной концентрации (
концентрационные элементы). Найдем элек-
тродные потенциалы по формуле Нернста (10.2):
ϕ
1
Ag+ / Ag
= ϕ
о
+
n
059,0
·lg[Ag
+
] = 0,8 + 0,059·lg0,001 = 0,8 + 0,059·(-3) = 0,62 В,
ϕ
2
Ag+ / Ag
= 0,8 + 0,059·lg0,1 = 0,8 − 0,059 = 0,74 В.
Поскольку ϕ
1
< ϕ
2
, электрод, опущенный в 0,001 М раствор, будет являться ано-
дом:
ЭДС = ϕ
кат
−
ϕ
ан
= 0,74 − 0,62 = 0,12 В.
Схема такого гальванического элемента записывается так:
(−) Ag⏐AgNO
3
(0,001М) ║ AgNO
3
(0,1М)⏐Ag (+) .
Как уже было показано на примере водородного электрода, электроды, а, следо-
вательно, и гальванические элементы могут быть созданы не только для реакции
окисления-восстановления металлов, но и для любых веществ и окислительно-
восстановительных реакций, происходящих в растворах или расплавах.
Как и при любых самопроизвольно протекающих процессах, реак-
ция, протекающая в Г.Э., сопровождается уменьшением энергии Гиббса
ΔG = −n⋅F⋅Δϕ , (10.4)
где F − постоянная Фарадея (заряд, переносимый одним молем элемен-
тарных зарядов (F = 96485, или ≈96500Кул/моль экв);
n − заряд, переносимый одной частицей (для Zn
2+
и Cu
2+
n = 2);

Страницы