1. Вопросы, которые необходимо изучить и уметь дать на них ответ:

1.1. Какое строение имеет кристаллическая решетка металлов. Уметь привести ее схематическое изображение.

1.2. Какие процессы происходят на поверхности металла, находящегося в контакте с водным раствором электролита, и какова в них роль воды. Уметь изобразить схему этих процессов с участием диполей воды и привести схему проходящей при этом поверхностной реакции.

1.3. Каковы сущность и названия обратимых процессов, происходящих на границе металла с раствором электролита (выход катионов металла в раствор и их возврат).

1.4. Что представляет собой электрод как разновидность химической системы, из каких частей он состоит.

1.5. Что является причиной возникновения двойного электрического слоя и поверхностного электродного потенциала в системе металл – раствор электролита.

1.6. Каким образом и в каких условиях экспериментально определяются значения стандартных поверхностных электродных потенциалов в системе Met/Metⁿ⁺, как называется ряд этих потенциалов; в какой последовательности расположены металлы в этом ряду.

1.7. Какое математическое выражение имеет формула Нернста для расчетов значений (при 298 К) электродных окислительно-восстановительных потенциалов различных веществ в ОВР и, в частности, с участием металлов.

1.8. Как рассчитывается значение электродного потенциала в системе Met / Metⁿ⁺ при 298 К и концентрации катионов металла, не равной 1 моль/кг воды.

1.9. Какие свойства металла и характеристики его атомов и катионов влияют на величину электродного потенциала в системе Met / Metⁿ⁺ и каким образом.

1.10. Что представляют собой электрохимические системы и процессы.

1.11. Что представляют собой гальванические элементы по устройству и характеру процессов, проходящих в них. Уметь отразить это полной и сокращенной схемами гальванического элемента.

1.12. Из каких электродов состоит гальванический элемент; как эти электроды различаются по значению электродных потенциалов и по процессам, в них происходящих.

1.13. Какие химические реакции проходят на границах раздела фаз в аноде и катоде. Уметь написать уравнения таких реакций и суммарное уравнение реакции, приводящей к возникновению электрического тока.

1.14. Что отражает и как математически выражается электродвижущая сила гальванического элемента.

1.15. Почему уменьшается Э.Д.С. гальванического элемента в процессе его эксплуатации; что представляет собой явление поляризации.

1.16. В чем заключается различие между гальваническими элементами разных типов (Якоби-Даниэля, Вольта, концентрационных).

2. Письменное задание для контроля усвоения темы:

Дан металл, который погружен в раствор электролита (варианты систем приведены в таблице 3.44). Применительно к своему варианту выполните следующие задания и ответьте на вопросы:

2.1. Для данного металла приведите схему фрагмента его металлической решетки. Объясните, как образуется металлическая связь.

2.2. Приведите схему возникновения двойного электрического слоя на границе раздела этого металла и данного электролита. Объясните, в чем заключается роль воды в этом процессе и отразите это схематически; привыедитехимическое уравнение поверхностной реакции, проходящей с участием воды.

Таблица 3.44

Вари-ант	Металл	Электролит, в который погружен металл	Вари- ант	Металл	Электролит, в который погружен металл
1	Mg	в растворе NaOH	19	Ag	в воде
2	Al	в воде	20	Cu	в растворе HCl
3	Mn	в растворе NaCl	21	Mg	в растворе MgSO4
4	Zn	в растворе ZnCl2	22	Ag	в растворе KOH
5	Cr	в воде	23	Pb	в воде
6	Fe	в растворе FeSO4	24	Sn	в растворе SnSO4
7	Cd	в растворе CdCl2	25	Ni	в растворе KOH
8	Co	в воде	26	Co	в растворе Co(NO3)2
9	Ni	в растворе NiCl2	27	Cd	в воде
10	Sn	в воде	28	Fe	в растворе FeCl3
11	Pb	в растворе Pb(NO3)2	29	Cr	в растворе CrCl3
12	Cu	в воде	30	Zn	в воде
13	Ag	в растворе разб. H2SO4	31	Mn	в растворе Mn(NO3)2
14	Cu	в растворе CuSO4	32	Al	в растворе AlCl3
15	Ag	в растворе AgNO3	33	Cu	в растворе NaOH
16	Ti	в растворе TiCl4	34	Fe	в растворе CaCl2

Продолжение таблицы 3.44

Вари-ант	Металл	Среда, в которую погружен металл	Вари- ант	Металл	Среда, в которую погружен металл
17	Fe	в воде	35	Cr	в растворе Na2SO4
18	Cr	в растворе KCl	36	Zn	в воде

2.3. Какова сущность двух конкурирующих процессов (электролитической упругости растворения и ионного осмоса), проходящих на границе "металл – электролит" (на примере схемы, приведенной в п. 2.2).

2.4. Объясните, как возникают двойной электрический слой и электродный потенциал на границе "металл – электролит"; чем определяется знак (положительный или отрицательный) электродного потенциала. Ответ дайте на примере схемы в п. 2.2.

2.5. Что представляют собой относительные стандартные электродные потенциалы металлов в системе Met / Metⁿ⁺ и как они определяются экспериментально. Приведите значение электродного потенциала для данного Вам металла.

2.6. Какое математическое выражение имеет уравнение Нернста для определения электродных потенциалов металлов при 298 К и любой концентрации электролита; расшифруйте входящие в него величины.

2.7. Для данного Вам металла подберите второй металл и составьте полную и краткую схемы гальванического элемента, в состав электродов которого входят эти два металла в растворах соответствующих собственных солей (по типу гальванического элемента Якоби-Даниэля).

2.8. Укажите в составленном гальваническом элементе анод и катод, обоснуйте свой ответ. Приведите уравнения и названия процессов, проходящих на этих электродах, а также уравнение суммарной реакции, приводящей к возникновению электрического тока в составленном гальваническом элементе.

2.9. Напишите математическое выражение для расчета ЭДС гальванических элементов при стандартных условиях, укажите названия входящих в него величин; рассчитайте значение ЭДС для гальванического элемента, составленного Вами по п. 2.7, при стандартных условиях.

2.10. На основании уравнения Нернста укажите, уменьшится или возрастет значение ЭДС гальванического элемента по типу Якоби-Даниэля, рассчитанное Вами в п. 2.9, при концентрации собственной соли в прианодном пространстве, равной 2 моль/кг воды. Обоснуйте свой ответ.

Комплексное тестовое задание 10 по теме "Электродные потенциалы и гальванические элементы"

Правильные ответы по п. А приведены в конце пособия в таблице 4.2.