Контрольные уравнения

1.

2. .

3. .

4. .

5. .

Для успешного выполнения лабораторной работы и контрольных заданий Вам необходимо знать:

– что называется степенью окисления элементов;

– как определяются степени окисления;

– сущность процесса окисления;

– как изменяются степени окисления в процессе окисления и в процесс восстановления; сущность электронного баланса;

– правила составления уравнений окислительно-восстановительных реакций.

7. Электрохимия. Гальванические элементы

Опыт 1. Определение напряжения в цепи медно-цинкового гальванического элемента

Приборы и реактивы:

Гальванометр-милливольтметр.

Электроды (цинковый и медный) с проводниками.

Электролитический мостик.

Стаканы (50 мл) 2шт.

Растворы: Цинк сульфат (1М)

Купрум (ІІ) сульфат (1M).

Наждачная бумага.

Фильтровальная бумага.

Подготовка к работе

Ознакомьтесь с гальванометром. Определите его назначение, «цену» деления на шкале.

Осмотрите электроды. Если их поверхность тусклая, зачистите ее наждачной бумагой. Обмойте дистиллированной водой и осушите фильтро­вальной бумагой.

Продумайте и решите, какой из электродов надо подключить к от­рицательной клемме гальванометра, а какой – к положительной.

Выполнение работы

В один из стаканов налейте ( объема) раствора Цинк сульфата (предварительно ополоснув стакан этим раствором). В другой ста­кан налейте раствор Купрум (ІІ) сульфата. В каждый раствор погрузите соответствующий электрод: цинковый электрод – в раствор Цинк сульфата, медный – в раствор Купрум (ІІ) сульфата. Подсоедините электроды к клеммам гальванометра. Соедините растворы электролитов электро­литическим мостиком.

Наблюдайте отклонение стрелки гальванометра. Запишите показания прибора.

Разберите собранный элемент. Растворы вылейте в кристаллизатор. Стаканы и электроды вымойте. Электроды осушите фильтровальной бума­гой.

Запишите схему гальванического элемента, а также процессы, кото­рые происходят на электродах. Запишите общее уравнение реакции, которая лежит в основе работы гальва­нического элемента.

Рассчитайте теоретическое значение электродвижущей силы (ЭДС) стан­дартного медно-цинкового гальванического элемента.

Сделайте вывод о сущности и назначении гальванических элементов.

Тренировочное задание

1. Запишите схему гальванического элемента, составленного из кад­миевого электрода, погруженного в раствор Кадмий нитрата стандарт­ной концентрации (1 моль/л) и серебряного электрода, погруженного в раствор Аргентум нитрата стандартной концентрации. Определите анод и катод. Запишите схему элемента, анодный и катодный процессы, уравне­ние суммарного процесса. Покажите на схеме направление движения электронов по внешней цепи и анионов по внутренней цепи гальвани­ческого элемента. Рассчитайте электродвижущую силу элемента.

Решение

Главным критерием в определении анода и катода из двух метал­лов гальванической пары является значение электродного потенциала системы . Поскольку условия работы гальванического элемента заданы стандартные, то значения электродных потенциалов следует брать из таблицы «Стандартные электродные потенциалы».

Металл, имеющий меньшее значение потенциала, будет анодом.

Металл, имеющий большее значение потенциала, будет катодом.

На аноде происходит процесс окисления металла анода.

На катоде происходит процесс восстановления катионов металла из раствора электролита.

Значения электродных потенциалов

, .

В предложенной гальванической паре роль анода будет выполнять кадмий, роль катода – серебро.

Анодный процесс: катионы Кадмия переходят в раствор электролита – процесс окисления.

Оставшиеся на электроде электроны сообщают ему отрицательный заряд и по проводнику, связывающему анод с катодом перетекают на серебря­ный электрод.

Катодный процесс: Аргентум нитрат, содержащийся в катодном элект­ролите диссоциирует по схеме: . На поверхности серебряного электрода (катода) происходит взаимо­действие катионов серебра с электронами «пришедшими» от анода: процесс восстановления.

Анионы катодного электролита , высвободившиеся после восстановления катионов переходят в анодный электролит по электролитическому мостику, соединяющему растворы электролитов.

В ходе работы гальванического элемента анодная пластина (электрод) постепенно растворяется, а на катодной пластине выделяется металл.

Концентрация анодного электролита увеличивается, концентрация катодного электролита уменьшается.

Схема гальванического элемента

Электродвижущая сила (ЭДС), создающая напряжение во внешней це­пи элемента, определяется как разность потенциалов катода и анода.

Для данного элемента:

ЭДС – величина теоретическая. Реальное напряжение в цепи гальвани­ческого элемента всегда будет меньше ЭДС из-за сопротивления про­водников, прибора, отклонения условий работы от стандартных и т.д.

Вывод: гальванические элементы – это химические источники элект­рического тока, который возникает как результат протекания окисли­тельно-восстановительного процесса, который обусловлен наличием разности потенциалов.

2. Изменится ли значение ЭДС кадмий-серебряного гальванического элемента (см. п. 1), если катодный электролит разбавить водой в 100 раз? Ответ подтвердите расчетами.