Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
Методичка для дневников.doc
Скачиваний:
35
Добавлен:
05.03.2016
Размер:
1.46 Mб
Скачать

Раздел 12. Электродные потенциалы. Химические источники электрической энергии.

Потенциалы, возникающие на металлах, погруженных в растворы собственных солей, называются электродными потенциалами. Измерить их можно с помощью другого электрода – электрода сравнения, в качестве которого часто применяется водородный электрод. Потенциал водородного электрода (Н2/2Н+) в стандартных условиях (Т = 2980К; = 1,01 * 105 Па (760 мм.рт.ст.), концентрация ионов водорода в растворе 1 моль/1000г Н2О) принят равным нулю.

Стандартный электродный потенциал – это потенциал данного электродного процесса при концентрациях всех участвующих в нем веществ равных единице.

Располагая металлы в порядке возрастания их стандартных электродных потенциалов, получают электрохимический ряд напряжений металлов, или ряд стандартных электродных потенциалов: Li, Rb, K, Sr, Ca, Na, Mg, Al, Mn, Zn, Cr, Fe, Cd, Co, Ni, Sn, Pb, H, Sb, Bi, Cu, Hg, Ag, Pd, Pt, Au.

Числовые значения стандартных потенциалов приведены в таблице 3:

Таблиц 3

Значения стандартных электродных потенциалов φº, В

Электрод

φº, В

Электрод

φº, В

Li+/Li

-3.02

Ni2+/Ni

-0.25

Rb+/Rb

-2.99

Sn2+/Sn

-0.14

K+/K

-2.92

Pb+2/Pb

-0.13

Ba2+/Ba

-2.90

2H+/H2

0.00

Sr2+/Sr

-2.89

Bi3+/Bi

+0.20

Ca2+/Ca

-2.87

Sb3+/Sb

+0.23

Na+/Na

-2.71

Cu2+/Cu

+0.34

La3+/La

-2.37

Cu+/Cu

+0.52

Mg2+/Mg

-2.34

Hg22+/2Hg

+0.79

Al3+/Al

-1.67

Ag+/Ag

+0.80

Mn2+/Mn

-1.05

Pd2+/Pd

+0.83

1

2

1

2

Zn2+/Zn

-0.76

Hg2+/Hg

+0.86

Cr3+/Cr

-0.71

Pt2+/Pt

+1.20

Fe2+/Fe

-0.44

Au3+/Au

+1.42

Cd2+/Cd

-0.40

Au+/Au

+1.691

Co2+/Co

-0.28

Величина электродного потенциала металла зависит от свойств металла, концентрации его ионов в растворе, температуры и выражается уравнением Нернста:

lnCмс ,

где: - потенциал металла в вольтах при данной концентрации его в растворе;- стандартный электродный потенциал металла;R = 8,314 Дж/К·моль – универсальная газовая постоянная; Т- температура в градусах абсолютной шкалы; n – заряд (валентность) иона металла; F = 96500 Кл – число Фарадея; Сме – концентрация ионов металла в растворе, в моль/л.

При подстановке в уравнение значений R и F, приняв температуру равной 25 0С, получаем:

Два металла, погруженные в растворы их солей, соединенные между собой, образуют гальванический элемент. Действие любого гальванического элемента основано на протекании в нем окислительно-восстановительной реакции.

Электрод, на котором протекает окисление, называется анодом. Электрод, на котором протекает восстановление, называется катодом. Роль анода в гальваническом выполняет пластинка более активного металла в растворе своей соли.

При схематическом изображении гальванического элемента граница раздела между металлом и раствором обозначается вертикальной чертой, граница между растворами электролитов – двойной вертикальной чертой. Например, схема гальванического элемента, в основе работы которого лежит реакция:

Ni + 2AgNO3 = Ni(NO3)2 + 2Ag

Изображается следующим образом:

(-) Ni Ni(NO3)2 AgNO3 Ag (+).

Эта же схема может быть изображена в ионной форме:

(-) Ni Ni2+ Ag+ Ag (+)

На аноде никель окисляется: Ni0 – 2e Ni2+ и в форме ионов переходит в раствор. На катоде восстанавливается серебро: Ag+ + 1eAg0 и в виде металла осаждается на электроде. Складывая уравнения электродных процессов (с учетом числа принимаемых и отдаваемых электронов), получаем суммарное уравнение реакции:

Ni + 2Ag+ = Ni2+ + 2Ag0.

Гальванический элемент может быть составлен не только из различных, но и из одинаковых электродов, погруженных в растворы одного и того же электролита, различающихся только концентрацией (концентрационные гальванические элементы).

Рассчитать э.д.с. гальванического элемента при 250С, пользуясь значениями стандартных электродных потенциалов, приведенных в таблице 3. (Задачи 601-625).

  1. RbRb+ (0.2М) Au+(0.1М)Au.

  2. K-K+ (0.01М) Au+3(0.1М) Au.

  3. LiLi+ (0.1М) Pt+2(0.01М)Pt.

  4. BaBa+2 (0.01М) Ag+ (0.001М)Ag.

  5. SrSr+2 (10М) Pd+ (0.01М)Pd.

  6. CaCa+2 (0.01М) Hg2+2 (0.001М) 2Hg.

  7. NaNa+ (0,1М) Hg+2 (0.01М)Hg.

  8. AuAu+3(0.001М) Au+3 (0.01М) Au.

  9. LaLa+3 (0.1М)Сu+ (0.01М)Cu.

  10. MgMg+2 (0.01М) Cu+2 (0.01М)Cu.

  11. AlAl+3(0.1М)Bi+3 (1М)Bi.

  12. MnMn+2(10М) Sb+3 (0.1М)Sb.

  13. ZnZn+2 (0.01М) Pb+2 (0.1М) Pb.

  14. CrCr+3(0.01М) Cr+3 (10М)Cr.

  15. FeFe+2 (0.01М) Sn+2 (0.01М)Sn.

  16. CuCu+2 (0.01М)Cu+2 (0.1М) Cu.

  17. CdCd+2 (0.01М) Ag+ (0.001М)Ag.

  18. CoCo+2 (10М) Pd+2(1М) Pd.

  19. SnSn+2 (0.01М) Sn+2(0.1М)Sn.

  20. CaCa+2 (1М) Pb+2 (10М) Pb.

  21. AlAl+3 (0.001М) Al+3 (0.01М).

  22. NaNa+ (0.01М) Au+3 (0.01М)Au.

  23. ZnZn+2 (0.01М)Cu+2(0.1М)Cu.

  24. FeFe+2 (0.01М) Fe+2 (0.1М)Fe.

  25. LaLa+3(10М)Hg+2(0.1М)Hg.

Тут вы можете оставить комментарий к выбранному абзацу или сообщить об ошибке.

Оставленные комментарии видны всем.