| lascheggia | Дата: Вторник, 13.11.2012, 19:33 | Сообщение # 1 |
Группа: Администраторы
Сообщений: 4239
| 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
|
|
| |
| |
| |
| lascheggia | Дата: Суббота, 08.12.2012, 04:04 | Сообщение # 2 |
|
Группа: Администраторы
Сообщений: 4239
| Внимание! Для моделирования гальванических элементов и расчетов ЭДС, а также для
проверки собственных расчетов можно воспользоваться on-line сервисом Гальванический элемент.
|
|
| |
| |
| |
