2. Охарактеризувати типи електрохімічних елементів.

У хімічних джерелах струму відбувається пряме перетворення хімічної енергії в електричну. Основними достоїнствами хімічних джерел струму є автономність і високий ККД, а основним недоліком - висока вартість одержуваної електроенергії.Хімічні джерела струму поділяють на гальванічні елементи, акумулятори та паливні елементи.

Гальванічні елементи - хімічний джерело струму, у якому реагенти витрачаються в ході його роботи. Після вичерпання реагентів гальванічний елемент не може бути використаний. В основі дії гальванічного елемента може бути хімічний процес або процес вирівнювання концентрацій двох електролітів - розчинів одного і того ж речовини. За цим критерієм гальванічні елементи діляться на хімічніі концентраційні.

Акумулятори відрізняються від гальванічних елементів тим, що після вичерпання реагентів працездатність акумулятора може бути відновлена пропусканням струму в напрямку, зворотному напрямку струму при роботі. Процес вироблення електричної енергії носить назву розряд, а процес відновлення працездатності акумулятора - заряд. При розряді хімічна енергія перетворюється в електричну, а при заряді - електрична у хімічну. Акумулятор це гальванічний елемент багаторазового використання.

Паливні елементи - це гальванічні елементи, що вимагають в процесі роботи витрати окислювача і відновника, що подаються ззовні. В якості відновника може бути використаний водень, природний газ, метанол та ін, в якості окислювача зазвичай застосовують кисень повітря. Найбільш розроблена конструкція паливного елемента, що працює на водні та кисні.

В електрохімії процеси окислення носять назву анодних процесів, а електрод, на якому протікає окислення називається анод; відповідно, процеси відновлення називаються катодними процесами, а електрод, на якому відбувається відновлення носить назву катод.

Електродним потенціалом називається величина, що дорівнює ЕРС гальванічного елемента, складеного з даного електрода і стандартного водневого електрода.

ЕРС електрохімічного елемента дорівнює різниці електродних потенціалів:

Е = φ1 - φ2

Електродний потенціал електрода вважається позитивним, якщо в гальванічному елементі зі стандартним водневим електродом даний електрод є катодом, і негативним - якщо анодом.

ЕРС «працюючого» гальванічного елемента повинна бути позитивна; інакше електродні процеси йдуть в зворотньому напрямку (відбувається переполюсовка електродів).

3. Задача.

Розчинення зразка цинку в соляній кислоті при 20° С закінчується через 27 хвилин, а при 40° З такою ж зразок металу розчиняється за 3 хвилини. За який час даний зразок цинку розчиниться при 55 градусів С?

Рішення. Розчинення цинку в соляній кислоті описується рівнянням:

Zn + 2нсl = ZnCl2 + H2

Оскільки у всіх трьох випадках розчиняється однакову кількість зразка, то можна вважати, що середня швидкість реакції обернено пропорційна часу реакції. Отже, при нагріванні від 20° С до 40° С швидкість реакції збільшується в

27/3 = 9 разів.

Це означає, що коефіцієнт γ в рівняння Вант-Гоффа, який показує, у скільки разів збільшується швидкість реакції V при збільшенні температури Т на 10°, дорівнює y = 3. Отже, при нагріванні до 55 ° С швидкість реакції збільшиться у 3(55 - 40)10 = 5,2 рази, а час реакції складе 3/5,2 = 0,577 хв, або 34,6 с.