Електродні потенціали. 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; - 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. Гальванічний елемент складається з пластини цинку, зануреної в 0,1 М розчин нітрату цинку та пластини свинцю, зануреної в 0,02 М розчин нітрату свинцю. Записати схему гальванічного елемента, скласти рівняння електродних процесів і окисно-відновної реакції та розрахувати ЕРС елемента.

Розв’язання. Схема даного гальванічного елемента

Вертикальна риска позначає поверхню поділу між металом і розчином, а дві риски – межу поділу двох рідких фаз – пористу перетинку, або з’єднувальну трубку, заповнену розчином електроліту.

Оскільки цинк має менший стандартний електродний потенціал (-0,76 В) (див. табл. 7) він є анодом, на якому відбувається процес окиснення:

Свинець, стандартний потенціал якого -0,13 В - катод, на якому відбувається відновний процес:

Рівняння окисно-відновної реакції, що забезпечує роботу даного гальванічного елемента, одержуємо склавши електронні рівняння анодного і катодного процесів:

Для визначення ЕРС гальванічного елемента необхідно розрахувати електродні потенціали металів, виходячи з рівняння Нернста:

де n– число електронів, які приймають участь у процесі.

Знаходимо ЕРС гальванічного елемента:

.

Контрольні завдання

541. Розрахувати ЕРС гальванічного елемента, скласти рівняння електродних процесів і окисно-відновної реакції та схему елемента за наступних умов:

[Pb²⁺] = [Mg²⁺] = 0,01 моль/л.

Відповідь: 2,244В.

542. Розрахувати ЕРС гальванічного елемента, скласти рівняння електродних процесів і окисно-відновної реакції та схему елемента за наступних умов

[Fe²⁺] = 0,001 моль/л

[Zn^2+]= 0,01 моль/л

Відповідь: 0,293В.

543. Розрахувати ЕРС гальванічного елемента, скласти рівняння електродних процесів і окисно-відновної реакції та схему елемента за наступних умов

[Pb²⁺] = 0,01 моль/л

[Ni²⁺] = 0,001 моль/л

Відповідь: 0,152В.

544. Розрахувати ЕРС гальванічного елемента, скласти рівняння електродних процесів і окисно-відновної реакції та схему елемента за наступних умов

[Zn^2+]= 1 моль/л

[Cu²⁺] = 0,01 моль/л

Відповідь: 1,01В.

545. Розрахувати ЕРС гальванічного елемента, скласти рівняння електродних процесів і окисно-відновної реакції та схему елемента за наступних умов

[Ag⁺] = [Zn²⁺] = 0,01 моль/л

Відповідь: 1,59 B.

546. Розрахувати ЕРС гальванічного елемента, скласти рівняння електродних процесів і окисно-відновної реакції та схему елемента за наступних умов

[Cd²⁺] = 0,001 моль/л

[Cu²⁺] = 0,01 моль/л

Відповідь: 0,77В.

547. Розрахувати ЕРС гальванічного елемента, скласти рівняння електродних процесів і окисно-відновної реакції та схему елемента за наступних умов

[Ni²⁺] = 0,01 моль/л

[Pb²⁺] = 0,0001 моль/л

Відповідь: 0,066 В.

548. Розрахувати ЕРС гальванічного елемента, скласти рівняння електродних процесів і окисно-відновної реакції та схему елемента за наступних умов

[Fe²⁺] = 0,01 моль/л

[Cr³⁺] = 0,001 моль/л

Відповідь: 0,300В.

549. Розрахувати ЕРС гальванічного елемента, скласти рівняння електродних процесів і окисно-відновної реакції та схему елемента за наступних умов

[Zn²⁺] = 0,01 моль/л

[Pb²⁺] = 0,001 моль/л

Відповідь: 0,607 В

.

550. Розрахувати ЕРС гальванічного елемента, скласти рівняння електродних процесів і окисно-відновної реакції та схему елемента за наступних умов

[Zn²⁺] = 0,001 моль/л

[Cd²⁺] = 0,01 моль/л

Відповідь: 0,389 В.

551. Розрахувати ЕРС гальванічного елемента, скласти рівняння електродних процесів і окисно-відновної реакції та схему елемента за наступних умов

[Co²⁺] = 0,1 моль/л

[Fe²⁺] = 0,01 моль/л

Відповідь: 0,193 В.

552. Розрахувати ЕРС гальванічного елемента, скласти рівняння електродних процесів і окисно-відновної реакції та схему елемента за наступних умов

[Cr³⁺] = 0,01 моль/л

[Zn²⁺] = 0,001 моль/л

Відповідь: 0,027В.

553. Розрахувати ЕРС гальванічного елемента, скласти рівняння електродних процесів і окисно-відновної реакції та схему елемента за наступних умов

[Co²⁺] = 0,01 моль/л

[Fe³⁺] = 0,001 моль/л

Відповідь: 0,240В.

554. Розрахувати ЕРС гальванічного елемента, скласти рівняння електродних процесів і окисно-відновної реакції та схему елемента за наступних умов

[Co²⁺] = 0,1 моль/л

[Cu²⁺] = 0,01 моль/л

Відповідь: 0,587В.

555. Розрахувати ЕРС гальванічного елемента, скласти рівняння електродних процесів і окисно-відновної реакції та схему елемента за наступних умов

[Zn²⁺] = 0,1 моль/л

[Co²⁺] = 0,01 моль/л

Відповідь: 0,450В.

556. Розрахувати ЕРС гальванічного елемента, скласти рівняння електродних процесів і окисно-відновної реакції та схему елемента за наступних умов

[Ag⁺] = 0,01 моль/л

[Fe²⁺] = 0,001 моль/л

Відповідь: 1,210В.

557. Розрахувати ЕРС гальванічного елемента, скласти рівняння електродних процесів і окисно-відновної реакції та схему елемента за наступних умов

[Cd²⁺] = 0,8 моль/л

[Cu²⁺] = 0,01 моль/л

Відповідь: 0,68В.

558. Розрахувати ЕРС гальванічного елемента, скласти рівняння електродних процесів і окисно-відновної реакції та схему елемента за наступних умов

[Pb²⁺] = [Mg²⁺] = 0,01 моль/л

Відповідь: 2,244 В.

559. Розрахувати ЕРС гальванічного елемента, скласти рівняння електродних процесів і окисно-відновної реакції та схему елемента за наступних умов

[Ni²⁺] = 0,01 моль/л

[Pb²⁺] = 0,0001 моль/л

Відповідь: 0,064 В.

560. Розрахувати ЕРС гальванічного елемента, скласти рівняння електродних процесів і окисно-відновної реакції та схему елемента за наступних умов

[Mg²⁺] = [Zn²⁺] = 1 моль/л

Відповідь: 1,607В.