Металл с меньшим значением электродного потенциала (более активный) способен вытеснять металл с большим значением электродного потенциала (менее активный) из раствора его соли
Стандартные электродные потенциалы кадмия, висмута и алюминия (прил. 2) равны, соответственно: E0Cd2+/ Cd = 0, 403 B;
Е0Bi3+/ Bi = 0,215 В; Е0Al3+/ Al = 1,70 В. Так как электродный потенциал кадмия больше, чем у алюминия, но меньше, чем у висмута, то кадмий не будет реагировать с Al2(SO4)3, но будет реагировать с Bi(NO3)3 .
Запишем уравнения соответствующих реакций:
Cd
+ Al2(SO4)3
3Cd + 2Bi(NO3)3 = 3Cd (NO3)2 + 2Bi
3 Cd0 – 2ē = Cd 2+ окисление
2 Bi 2+ + 3ē = Bi0 восстановление
Стандартный потенциал водородного электрода равен нулю = 0 (см. 3.1.).
Металл с отрицательным значением стандартного электродного потенциала способен вытеснять водород из кислот, окисляющих катионом водорода (практически все кислоты, кроме н2so4 (конц), нno3)
Так как электродный потенциал кадмия меньше нуля, то кадмий будет реагировать с HCl, при этом образуется соль и выделяется водород.
Cd + 2HCl = CdCl2 + Н2
Cd0 – 2ē = Cd 2+ окисление
2Н+ + 2ē = Н20 восстановление
Пример 4.3. Магниевая и никелевая пластины погружены в разбавленный раствор серной кислоты. Определите, какой металл является катодом, какой – анодом в образуемом гальваническом элементе, составьте схему элемента. Напишите электронные уравнения электродных процессов и уравнение токообразующей реакции, протекающей в элементе. Укажите направление движения электронов во внешней цепи.
Решение. Два металла в контакте, помещённые в раствор электролита, образуют электрохимическую систему из двух электродов: анода и катода, которую называют гальваническим элементом.
В гальваническом элементе
анод А – электрод с меньшим значением электродного потенциала;
на аноде протекает процесс окисления; анод заряжен отрицательно;
катод К – электрод с большим значением электродного потенциала;
на катоде протекает процесс восстановления;
катод заряжен положительно
Стандартные электродные потенциалы магния и никеля (прил. 2) равны, соответственно: E0Mg2+/ Mg = 2,37 B; Е0Ni2+/ Ni = 0,25 В. Так как магний имеет меньшее значение электродного потенциала, чем никель, он является анодом, никель катодом в гальваническом элементе.
При схематической записи гальванического элемента границу раздела
между металлом (электронным проводником) и раствором электролита (ионным проводником) обозначают одной вертикальной чертой.
В схеме гальванического элемента слева помещают анод, справа катод
Схема гальванического элемента из магниевого и никелевого электродов с раствором одного электролита Н2SO4:
A() Mg | Н2SO4 | Ni (+)K или A() Mg | Н+ | Ni (+)K
Запишем электронные уравнения электродных процессов и уравнение токообразующей реакции.