Приветствую Вас, Гость!
Регистрация | Вход

[ Новые сообщения · Участники · Правила форума · Поиск по форуму ]
  • Страница 1 из 1
  • 1
Форум » Химическое образование » Типовые задачи и решения по электрохимии » 1. Составление гальванических элементов, расчет ЭДС
1. Составление гальванических элементов, расчет ЭДС
lascheggiaДата: Вторник, 13.11.2012, 19:33 | Сообщение # 1
Группа: Администраторы
Сообщений: 4183
Статус: Offline

Задание
Требуется составить схемы гальванических элементов, в одном из которых медь была бы катодом, а в другом анодом, записать уравнения катодных и анодных процессов, рассчитать ЭДС при концентрациях катионов меди и второго металла 0,1 моль/л и 0,2 моль/л соответственно, указать направление движения электронов и электрического тока.
Решение
Рассмотрим расположение меди в электрохимическом ряду напряжений металлов:


Li

-3,04
K

-2,93
Na

-2,71
Mg

-2,36
Al

-1,66
Ti

-1,63
Mn

-1,18
Zn

-0,76
Cr

-0,74
Fe

-0,44
Cd

-0,40
Co

-0,28
Ni

-0,25
Sn

-0,14
Pb

-0,13
H2

0,00
Sb

0,24
Cu

0,34
Ag

0,80
Pd

0,99
Pt

1,20
Au

1,50


В первом случае медь должна иметь по сравнению с другим металлом больший потенциал, во втором – меньший. Данным условиям удовлетворяют, например, железо (-0,44 В < 0,34 В) и серебро (0,34 В < 0,80 В) соответственно.

Схемы гальванических элементов и электродные реакции:

анод ( - ) Fe | Fe2+ (0,2 М) || Cu2+ (0,1 М) | Cu ( + ) катод
Анодная реакция: Fe = Fe2+ + 2e
Катодная реакция: Cu2+ + 2e = Cu
Суммарная реакция: Fe + Cu2+ = Cu + Fe2+

анод ( - ) Cu | Cu2+ (0,1 М) || Ag+ (0,2 М) | Ag ( + ) катод
Анодная реакция: Cu = Cu2+ + 2e
Катодная реакция: Ag+ + e = Ag
Суммарная реакция: Cu + 2Ag+ = 2Ag + Cu2+

Для расчета ЭДС необходимо рассчитать потенциалы катода и анода по уравнению Нернста E = E0Me + (R • T / z • F) • ln [Mez+] = E0Me + (0,059 / z) • lg [Mez+],
где E0Me – стандартный потенциал металла, В
R – универсальная газовая постоянная, Дж/моль•К
T – температура, К
z – число электронов, принимающих участие в электродной реакции
F – число Фарадея, Кл/моль
Mez+ – концентрация катионов металла, моль/л

ЭДС = Екатода – Еанода.
Для первого случая:
Екатода = 0,34 + (8,31 • 298 / 2 • 96500) • ln [0,1] = 0,34 + (0,059 / 2) • lg [0,1] = 0,31 В
Еанода = -0,44 + (8,31 • 298 / 2 • 96500) • ln [0,2] = -0,44 + (0,059 / 2) • lg [0,2] = -0,46 В
ЭДС = 0,77 В
Для второго случая: Екатода = 0,80 + (8,31 • 298 / 1 • 96500) • ln [0,2] = 0,80 + (0,059 / 1) • lg [0,2] = 0,76 В
Еанода = 0,34 + (8,31 • 298 / 2 • 96500) • ln [0,1] = 0,34 + (0,059/ 2) • lg [0,1] = 0,31 В
ЭДС = 0,45 В

Движение электронов во внешней цепи – от анода к катоду, направление электрического тока – противоположное.

Поделиться

Поддержать проект

 
lascheggiaДата: Суббота, 08.12.2012, 04:04 | Сообщение # 2
Группа: Администраторы
Сообщений: 4183
Статус: Offline

Внимание! Для моделирования гальванических элементов и расчетов ЭДС, а также для
проверки собственных расчетов можно воспользоваться on-line сервисом Гальванический элемент.
 
Форум » Химическое образование » Типовые задачи и решения по электрохимии » 1. Составление гальванических элементов, расчет ЭДС
  • Страница 1 из 1
  • 1
Поиск: