Гальванічні елементи основні поняття та визначення

Електрохімічні процеси	- процеси, при яких відбуваються перетворення хімічної енергії в електричну і навпаки.
Рівняння Нернста для електродного потенціалу металу	- де - електродний потенціал металу, В; - стандартний електродний потенціал металу, В; - універсальна газова стала; Т - температура, К; n – число електронів, які приймають участь у процесі; F – число Фарадея, Кл/моль е; - активність іонів металу.
Рівняння Нернста для розбавлених розчинів при Т=298К	- .
Стандартний потенціал металічного електрода	- електродний потенціал металу, зануреного в розчин власних іонів з активністю (концентрацією) 1 моль/л, виміряний за стандартних умов відносно стандартного водневого електрода.
Гальванічний елемент	- прилад, в якому енергія хімічної окисно-відновної реакції перетворюється на електричну.
Анод	- електрод, на якому відбувається процес окиснення.
Катод	- електрод, на якому відбувається процес відновлення.
Електрорушійна сила гальванічного елемента ЕРС	- ЕРС = , де і- електродні потенціали катода і анода.

Приклади виконання завдань

Приклад 1. Розрахунок ЕРС гальванічного елемента.

Скласти схему, написати рівняння електродних процесів та розрахувати ЕРС гальванічного елемента, який складається з пластин заліза та цинку, що занурені в розчини своїх солей з концентраціями [Fe⁺] = 0,001 моль/л та [Zn²⁺]=0,01 моль/л

Розв’язання. Величина електродного потенціалу металу визначається за рівнянням Ернста, яке при Т=298 К має вигляд:

, де

- стандартний електродний потенціал металу (додаток, таблиця 10), В;

- концентрація іонів металу в розчині його солі, моль/л;

n – кількість електронів.

= -0,44В , то

В,

Оскільки , то цинковий електрод буде анодом, на якому відбувається процес окиснення, а залізний електрод буде катодом, на якому відбувається процес відновлення:

Сумарний процес виражається рівнянням:

Схема гальванічного елемента має вигляд:

ЕРС гальванічного елемента визначається за формулою:

ЕРС=(В).

Контрольні завдання

521. Скласти схему, написати рівняння електродних процесів та розрахувати ЕРС гальванічного елемента, який складається з пластин нікелю та магнію, що занурені в розчини своїх солей з концентраціями [Ni²⁺] = 0,1 моль/л та [Mg²⁺] = 0,01 моль/л.

Відповідь: 2,143 В.

522. Скласти схему, написати рівняння електродних процесів та розрахувати ЕРС гальванічного елемента, який складається з пластин свинцю та міді, що занурені в розчини своїх солей з концентраціями [Pb²⁺] = 0,001 моль/л та [Сu²⁺] = 0,1 моль/л.

Відповідь: 0,522 В.

523. Скласти схему, написати рівняння електродних процесів та розрахувати ЕРС гальванічного елемента, який складається з пластин хрому та кобальту, що занурені в розчини своїх солей з концентраціями [Cr³⁺] = 0,01 моль/л та [Со²⁺] = 0,1 моль/л.

Відповідь: 0,477 В.

524. Скласти схему, написати рівняння електродних процесів та розрахувати ЕРС гальванічного елемента, який складається з пластин міді та срібла, що занурені в розчини своїх солей з концентраціями [Сu²⁺] = 0,01 моль/л та [Ag⁺] = 0,1 моль/л.

Відповідь: 0,462 В.

525. Скласти схему, написати рівняння електродних процесів та розрахувати ЕРС гальванічного елемента, який складається з пластин алюмінію та цинку, що занурені в розчини своїх солей з концентраціями [Al³⁺] = 0,001 моль/л та [Zn²⁺] = 0,01 моль/л.

Відповідь: 0,899 В.

526. Скласти схему, написати рівняння електродних процесів та розрахувати ЕРС гальванічного елемента, який складається з пластин заліза та кадмію, що занурені в розчини своїх солей з концентраціями [Fe²⁺] = 0,01 моль/л та [Сd²⁺] = 0,1 моль/л.

Відповідь: 0,067 В.

527. Скласти схему, написати рівняння електродних процесів та розрахувати ЕРС гальванічного елемента, який складається з пластин срібла та цинку, що занурені в розчини своїх солей з концентраціями [Ag⁺] = 0,1 моль/л та [Zn²⁺] = 0,0001 моль/л.

Відповідь: 1,621 В.

528. Скласти схему, написати рівняння електродних процесів та розрахувати ЕРС гальванічного елемента, який складається з пластин титану та міді, що занурені в розчини своїх солей з концентраціями [Ti²⁺] = 0,01 моль/л та [Cu²⁺] = 0,1 моль/л.

Відповідь: 1,995 В.

529. Скласти схему, написати рівняння електродних процесів та розрахувати ЕРС гальванічного елемента, який складається з пластин хрому та кадмію, що занурені в розчини своїх солей з концентраціями [Cr²⁺] = 0,1 моль/л та [Cd²⁺] = 0,001 моль/л.

Відповідь: 0,451 В.

530. Скласти схему, написати рівняння електродних процесів та розрахувати ЕРС гальванічного елемента, який складається з пластин алюмінію та заліза, що занурені в розчини своїх солей з концентраціями [Al³⁺] = 0,001 моль/л та [Fe²⁺] = 0,1 моль/л.

Відповідь: 1,252 В.

531. Скласти схему, написати рівняння електродних процесів та розрахувати ЕРС гальванічного елемента, який складається з пластин нікелю та міді, що занурені в розчини своїх солей з концентраціями [Ni²⁺] = 0,001 моль/л та [Cu²⁺] = 0,1 моль/л.

Відповідь: 0,646 В.

532. Скласти схему, написати рівняння електродних процесів та розрахувати ЕРС гальванічного елемента, який складається з пластин олова та цинку, що занурені в розчини своїх солей з концентраціями [Sn²⁺] = 0,01 моль/л та [Zn²⁺] = 0,01 моль/л.

Відповідь: 0,627 В.

533. Скласти схему, написати рівняння електродних процесів та розрахувати ЕРС гальванічного елемента, який складається з пластин заліза та кобальту, що занурені в розчини своїх солей з концентраціями [Fe³⁺] = 0,001 моль/л та [Co²⁺] = 0,01 моль/л.

Відповідь: 0,241 В.

534. Скласти схему, написати рівняння електродних процесів та розрахувати ЕРС гальванічного елемента, який складається з пластин нікелю та ванадію, що занурені в розчини своїх солей з концентраціями [Ni²⁺] = 0,0001 моль/л та [V²⁺] = 0,1 моль/л.

Відповідь: 0,848 В.

535. Скласти схему, написати рівняння електродних процесів та розрахувати ЕРС гальванічного елемента, який складається з пластин цинку та міді, що занурені в розчини своїх солей з концентраціями [Zn²⁺] = 0,1 моль/л та [Cu²⁺] = 0,01 моль/л.

Відповідь: 1,071 В.

536. Скласти схему, написати рівняння електродних процесів та розрахувати ЕРС гальванічного елемента, який складається з пластин срібла та магнію, що занурені в розчини своїх солей з концентраціями [Ag⁺] = 0,1 моль/л та [Mg²⁺] = 0,001 моль/л.

Відповідь: 3,192 В.

537. Скласти схему, написати рівняння електродних процесів та розрахувати ЕРС гальванічного елемента, який складається з пластин хрому та нікелю, що занурені в розчини своїх солей з концентраціями [Сr²⁺] = 0,1 моль/л та [Ni²⁺] = 0,1 моль/л.

Відповідь: 0,663 В.

538. Скласти схему, написати рівняння електродних процесів та розрахувати ЕРС гальванічного елемента, який складається з пластин титану та цинку, що занурені в розчини своїх солей з концентраціями [Ti²⁺] = 0,01 моль/л та [Zn²⁺] = 0,1 моль/л.

Відповідь: 0,895 В.

539. Скласти схему, написати рівняння електродних процесів та розрахувати ЕРС гальванічного елемента, який складається з пластин алюмінію та кадмію, що занурені в розчини своїх солей з концентраціями [Al³⁺] = 0,001 моль/л та [Сd²⁺] = 0,1 моль/л.

Відповідь: 1,289 В.

540. Скласти схему, написати рівняння електродних процесів та розрахувати ЕРС гальванічного елемента, який складається з пластин свинцю та хрому, що занурені в розчини своїх солей з концентраціями [Pb⁺²] = 0,001 моль/л та [Сr³⁺] = 0,1 моль/л.

Відповідь: 0,549 В.