Електродний потенціал металу

Завдання 246. Потенціал срібного електрода в розчині АgNO3 становив 95% від значення його стандартного електронного потенціалу. Чому дорівнює концентрація іонів Аg + (моль/л)? Відповідь: 0,20 моль/л.Рішення: Електродний потенціал металу (Е) залежить від концентрації його іонів у розчині. Ця залежність виражається рівнянням Нернста:

Е0 – стандартний електродний потенціал металу; n – число електронів, що у процесі; с – концентрація іонів металу у розчині його солі (при точних обчисленнях – активність). Оскільки зменшення потенціалу цинку дорівнює 0,015, то використовуючи рівняння Нернста, отримаємо вираз для розрахунку концентрації іонів Ag + в розчині:

Відповідь: 0,20 моль/л.

Завдання 247. Складіть схему, напишіть електронні рівняння електродних процесів, і обчислітьЕРС мідно-кадмієвого гальванічного елемента, в якому [Сd 2+] = 0,8 моль/л , а [Сu 2+] = 0,01 моль/л. Відповідь: 0,68 В. Рішення: Схема даного гальванічного елемента:

Вертикальна лінійка позначає поверхню розділу між металом та розчином, а дві лінійки – межу розділу двох рідких фаз – пористу перегородку (або сполучну трубку, заповнену розчином електроліту). Кадмій має менший потенціал (-0,403 В) і є анодом, на якому протікає окислювальний процес:

Cd 0 - 2 = Cd 2+ (1)

Мідь, потенціал якої +0,34, катод, тобто. електрод, на якому протікає відновлювальний процес:

Cu 2+ + 2 = Cu 0 (2)

Рівняння окислювально-відновної реакції, що характеризує роботу даного гальванічного елемента, можна отримати, склавши електронні рівняння анодного (1) та катодного (2) процесів:

Cd 0 + Cu 2+ = Cd 2+ + Cu 0

Електродний потенціал металу (Е) залежить від концентрації його іонів у розчині. Ця залежність виражається рівнянням Нернста:

Е0 – стандартний електродний потенціал металу; n – число електронів, що у процесі; с – концентрація іонів металу у розчині його солі (при точних обчисленнях – активність). Визначимо електродні потенціали кадмію та міді при заданих концентраціях:

Для визначенняЕРС гальванічного елемента з потенціалу катода слід відняти потенціал анода. Оскільки концентрація іонів у розчині 1 моли/л, то ЕРС елемента дорівнює різниці стандартних потенціалів двох його електродів:

Відповідь: 0,68 Ст.

Завдання 248. Складіть схеми двох гальванічних елементів, в одному з яких мідь була б катодом, а в іншому - анодом. Напишіть для кожного з цих елементів електронні рівняння реакцій, що протікають на катоді та аноді. Рішення: а) Схема гальванічного елемента, в якому мідь є катодом:

Вертикальна лінійка позначає поверхню розділу між металом та розчином, а дві лінійки – межу розділу двох рідких фаз – пористу перегородку (або сполучну трубку, заповнену розчином електроліту). Цинк має менший потенціал (-0,763) і є анодом, на якому протікає окислювальний процес:

Zn 0 - 2 = Zn 2+ (1)

Мідь, потенціал якої +0,34, катод, тобто. електрод, на якому протікає відновлювальний процес:

Cu 2+ + 2 = Сu 0 (2)

Zn 0 + Cu 2+ = Zn 2+ + Cu 0

б) Схема гальванічногоелемента, в якому мідь є анодом:

Мідь має менший потенціал (+0,34 В) і є анодом, на якому протікає окислювальний процес:

Cu 0 - 2 = Cu 2+ (1)

Платина, потенціал якої +1,19, катод, тобто. електрод, на якому протікає відновлювальний процес:

Pt 2+ + 2 = Pt 0 (2)

Сu 0 + Pt 2+ = Cu 2+ + Pt 0

Завдання 249. При якій концентрації іонів Сu 2+ (моль/л) значення потенціалу мідного електрода стає рівним стандартному потенціалу водневого електрода? Відповідь: 2,98. Визначимо концентрацію іонів Cu 2+ , при якій потенціал мідного електрода дорівнює 0,00 В, отримаємо:

Відповідь: 2,98. 10-12 моль/л.

Завдання 250. Який гальванічний елемент називають концентраційним? Складіть схему, напишіть електронні рівняння електродних процесів і обчисліть ЕРС гальванічного елемента, що складається зі срібних електродів, опущених: перший 0,01 н., а другий 0,1 н. розчини AgNO3 Відповідь: 0,059 В. Рішення: Гальванічний елемент, робота якого заснована на різних концентраціях іонів металу у катода та анода, називається концентраційним. Зазвичай катод і анод зроблені з того самого металу, опущених в розчини своєї солі різної концентрації. Електродний потенціал металу (Е) залежить від концентрації його іонів у розчині. Ця залежність виражається рівнянням Нернста:

Е0 – стандартний електродний потенціал металу; n – число електронів, що у процесі; с – концентрація іонів металу в розчині його солі (приточних обчисленнях – активність). Визначимо електродні потенціали срібних електродів за різних концентрацій іонів срібла Ag+, отримаємо:

Схема гальванічного елемента матиме вигляд:

Для визначення ЕРС гальванічного елемента з потенціалу катода слід відняти потенціал анода, отримаємо: