Варианты заданий к разделу VIII

Номер варианта	Номера заданий	Номер варианта	Номера заданий
1	27, 28, 55, 81, 111, 141,	16	12, 43, 77, 96, 126, 156
2	26, 29, 70, 82, 112, 142	17	11, 44, 63, 97, 127, 157
3	25, 30, 56, 83, 113, 143	18	10, 45,78, 98, 128, 158
4	24, 31, 71, 84, 114, 144	19	9, 46, 64, 99, 129, 159
5	23, 32, 57, 85, 115, 145	20	8, 47, 54, 100, 130, 160
6	22, 33, 72, 86, 116, 146	21	7, 48, 79, 101, 131, 161
7	21, 34, 58, 87, 117, 147	22	6, 49, 65, 102, 132, 162
8	20, 35, 73, 88, 118, 148	23	5, 50, 80, 103, 133, 159
9	19, 36, 59, 89, 119, 149	24	4, 51, 66, 104, 134, 154
10	18, 37, 74, 90, 120, 150	25	3, 52, 59, 105, 135, 153
11	17, 38, 60, 91, 121, 151	26	2, 53, 67, 106, 136, 155
12	16, 39, 75, 92, 122, 152	27	1, 36, 73, 107, 137, 151
13	15, 40, 61, 93, 123, 153	28	18, 44, 68, 108, 138, 145
14	14, 41, 76, 94, 124, 154	29	14, 42, 55, 109, 139, 148
15	13, 42, 62, 95, 125, 155	30	26, 31, 69, 110,140, 156.

IX. Электрохимия Гальванический элемент, электродный потенциал.

Гальваническим элементом называется система, превращающая химическую энергию в электрическую.

В результате протекания химических реакций в гальванических элементах осуществляются процессы, обуславливающие возникновение разности потенциалов и электрического тока.

При погружении металлического электрода в воду или в раствор электролита возникает обратимая электродная реакция .

Происходит окисление металла, ионы которого переходят в раствор, если концентрация ионов металла в растворе меньше равновесной. Данная химическая реакция вызывает возникновение разности потенциалов между поверхностью металла и раствором (принято называть это явление “возникновением скачка потенциала на границе раздела металл-раствор”). Величина данной разности потенциалов в настоящее время не может быть измерена экспериментально.

Электродвижущей силой (ЭДС) гальванического элемента называется наибольшая разность потенциалов его электродов.

Сейчас практически при определении электродных потенциалов измеряют ЭДС гальванического элемента, составленного из двух электродов (полуэлементов): неизвестного, потенциала которого необходимо узнать, и стандартного (нормального) водородного электрода, потенциал которого условно принят равным 0,00 (В).

В теории и практике имеют дело с двумя величинами: электродным и стандартным электродным потенциалом.

Электродным потенциалом называется величина ЭДС гальванического элемента, образованного данным электродом и стандартным водородным электродом.

Стандартным (нормальным) электродным потенциалом называется величина ЭДС гальванического элемента, образованного стандартным водородным электродам и данным электродом при стандартных условиях (температура 298 К, давление 760 мм. рт. ст., активная концентрация ионов металла в растворе 1 моль/л).

Для электродного потенциала справедливо выражение Нернста

(9.1), где R – универсальная газовая постоянная, Т – абсолютная температура, F – число Фарадея (96500 моль/Кл), n – число отданных или принятых электронов, - активная концентрация в моль/л.

При достаточном разбавлении активность в данном уравнении можно заменить концетрацией ионов металла в растворе, заменив в уравнении натуральный логарифм на десятичный, получаем

Пример 1. Гальванический элемент образован пластинками меди и цинка, погруженными в растворы солей CuSO₄ и ZnSO₄, между растворами электролитический мостик. В каком направлении протекает ток, какие реакции определяют работу данного гальванического элемента.

Решение. Так как цинк боле активный металл, его электродный потенциал меньше, чем у меди, то в данном гальваническом элементе он будет отрицательным электродом. Если замкнуть внешнюю цепь, то электроны будут перемещаться от цинка к меди.

Весь процесс можно представить следующими реакциями:

Zn + CuSO₄ → ZnSO₄ + Cu

Zn – 2 e → Zn²⁺

Cu²⁺ +2e → Cu

Следовательно, цинковая пластинка будет растворяться, а на медной выделится определенное количество меди.

Таким образом, в гальваническом элементе источником электрической энергии служит энергия химической реакции окисления – восстановления.

Отметим, что чем дальше расположены друг от друга в ряду напряжений металлы, тем большую Э.Д.С. будет давать гальванический элемент, составленный из этих металлов.

Пример 2. Гальванический элемент состоит из металлического цинка, погруженного в 0,1 М раствор нитрата цинка, и металлического свинца, погруженного в 0,02 М раствор нитрата свинца. Вычислить Э.Д.С. элемента, написать уравнения электродных процессов, составить схему элемента.

Решение: Чтобы определить Э.Д.С. элемента, необходимо вычислить электродные потенциалы. Для этого находим в таблице значения стандартных электродных потенциалов систем: