Студопедия

КАТЕГОРИИ:

АстрономияБиологияГеографияДругие языкиДругоеИнформатикаИсторияКультураЛитератураЛогикаМатематикаМедицинаМеханикаОбразованиеОхрана трудаПедагогикаПолитикаПравоПсихологияРиторикаСоциологияСпортСтроительствоТехнологияФизикаФилософияФинансыХимияЧерчениеЭкологияЭкономикаЭлектроника


NF nF n




φ0 – стандартный электродный потенциал,численно равный потенциалу электрода когда концентрация ионов металла [Ме+n ] равна = 1 моль/л;

R – универсальная газовая постоянная, Т К – температура Кельвина; F – число Фарадея;

n – число электронов, участвующих в электродном процессе; 0,059в = RT/ F = 8,31* 298 / 96500 (в).

ЭД.С. (Е)– электродвижущая силагальванического элемента рассчитывается как разность потенциалов двух электродов соединенных между собой. Э.Д.С. характеризует способность электронов к движению во внешней цепи, поэтому Э.Д.С > 0.Помеждународному соглашению Э.Д.С. направлена слева направо:

Е = φправый электродφлевый электрод.

Для элемента Вольта Е = φ(анод) - φ(катод) = φ (Cu) - φ (Zn) или в соответствии с уравнением Нернста:

Е = φ0 (Сu) + 0,059 lg [Cu+2] - φ0 (Zn) - 0,059 lg [Zn+2]

2 2

Стандартный электродный потенциал φ0 (Ме+n ) определяют измерением Э.Д.С. гальванического элемента, составленного из металлического электрода и стандартного водородного электрода, потенциал которого условно принят за ноль. Стандартный водородный электродпредставляет собой платиновую пластину, покрытую рыхлой платиновой чернью, которая погружена в раствор серной кислоты, концентрация ионов водорода в котором равна 1 моль/л. Через раствор под давлением 1 атм = 1,03 105 Па пробулькивает газообразный водород. Этот электрод является обратимым и может функционировать как анод или как катод:

- как анод Pt │ H2 │ H+ (H2SO4), φ 0 = 0,059 lg +]2 = 0

- как катод ║ H+ (H2SO4), │ H2 │ Pt 2 Р(H2)

 

Стандартные электродные потенциалы для всех известных металлов определены и помещены в таблицу. Чем отрицательнее значение стандартного электродного потенциала, тем сильнее выражены восстановительные свойства металла. Используя значения φ0(Ме),можно представить ряд напряжения металлов, причем место каждого металла в этом ряду говорит о восстановительных свойствах металлов.

Пример. Рассчитать Э.Д.С. гальванического элемента составленного из свинцового и никелевого электрода, помещенных в растворы собственных солей. Концентрация потенциалопределяющих ионов равна: [Ni+2] = 0,01моль/л, [Fe+3] = 0,1 моль/л. Составьте электродные реакции и укажите катод т анод.

Решение: Используя уравнение Нернста, рассчитаем значения электродного потенциала, который возникает на каждом электроде.

Никелевый электрод: φ0(Ni) = -0,25 в + (0,059в/2) lg 10-2 = -0,25в + ( -2 * 0,0295в) = -0,309 в.

Железный электрод φ0(Fe) = -0,037в + (0,059в /3) lg 10-1 = -0,037в + (-1 * 0,0197 )в =-0,056в

Э.Д.С.>0, поэтому Е = φ0(Fe) - φ0(Ni) = -0,056 – (-0,309) = -0,253 в.

Электродные реакции: анод - Fe+3 + 3e = Fe0

катод - Ni0 – 2е = Ni+2 .

 

Стандартные электродные потенциалы

Уравнение процесса Ео, вольт Уравнение процесса Ео, вольт
AI = AI+3 + 3e- -1,663 Mg = Mg +2 + 2e- -2,363
Ba = Ba+2 + 2e- -2,905 Mn = Mn +2 + 2e- -1,179
Be = Be+2 + 2e- -1,847 Cu = Cu+2 + 2e- 0,337
V = V+2 + 2e- -1,175 Cu = Cu+ + e- 0,520
H2 = 2H+ + 2e- 0,000 Na = Na+ + e- -2,714
Bi = Bi+3 + 3e- 0,215 Ni = Ni+2 + 2e- -0,250
Fe = Fe+3 + 3e- -0,037 Sn = Sn+2 + 2e- -0,136
Fe = Fe+2 + 2e- -0,44 2Hg = Hg 2+2 + 2e- 0,333
Fe+2 = Fe+3 + e- 0,771 Rb = Rb + + e- -2,925
Au = Au+3 + 3e- 1,498 Pb = Pb+2 + 2e -0,126
Au = Au+ + e- 1,692 Pb+2 = Pb+4 + 2e 1,694
Cd = Cd+2 + 2e- -0,403 Ag = Ag+ + e- 0,799
K = K+ + e- -2,924 Sr = Sr+2 + 2e- -2,888
Ca= Ca+2 + 2e- -2,866 Cr = Cr+3+ 3e- -0,744
Co = Co+2 + 2e- -0,277 Cr = Cr+2+ 2e- -0,913
Co+2 = Co+3 + e- 1,808 Zn = Zn+2 + 2e- -0,763

 

ЗАДАЧИ

161. Рассчитайте Э.Д.С гальванического элемента, составленного из медного и свинцового электродов, погруженных в 0,1 М растворы собственных солей. Напишите уравнения электродных реакций.

162. Рассчитайте Э.Д.С гальванического элемента, составленного из цинкового и магниевого электродов, погруженных в 0,1 М и 0,01 М растворы собственных солей, соответственно. Напишите уравнения электродных реакций

163. Какой электрод – алюминиевый или кадмиевый является катодом при стандартных условиях. Ответ подтвердите расчетом Э.Д.С гальванического элемента и электродными реакциями.

164. Какой электрод – золотой или серебряный анодом при стандартных условиях. Ответ подтвердите расчетом Э.Д.С гальванического элемента и электродными реакциями.

165. Расставьте следующие металлы в порядке ослабления их восстановительных свойств: Mn, Sr, Na, Cu, Pb, Cd. Ответ мотивируйте, используя для этого стандартные электродные потенциалы.

166. Расставьте следующие металлы в порядке усиления их восстановительных свойств: Sn, Cr, Zn, Au, Mg, Ca. Ответ мотивируйте, используя для этого стандартные электродные потенциалы.

167. Какой металл в паре играет роль катода при стандартных условиях и почему:

Мg – Cu; Sr - Co; Ag – Ba; AI – V.

168. Какой металл в паре играет роль анода при стандартных условиях и почему:

K – Ca; Cu - Ni; Zn – Sn; Cd – Cr.

169. Рассчитайте Э.Д.С гальванического элемента, составленного из медного и свинцового электродов, погруженных в 0,1 М и 0,01М , растворы собственных солей, соответственно.

170. Составьте гальванический элемент, составленный из водородного и кадмиевого электродов. Концентрация потенциалопределяющих ионов равна 1 моль/л, давление газообразного водорода 1 атм. Какую роль в этом ГЭ играет водородный электрод? Составьте уравнения электродных реакций.

171. Назовите три металла, которые при стандартных условиях в паре с кальциевым электродом будут выполнять роль анода. Ответ мотивируйте.

 


Поделиться:

Дата добавления: 2015-09-14; просмотров: 62; Мы поможем в написании вашей работы!; Нарушение авторских прав





lektsii.com - Лекции.Ком - 2014-2024 год. (0.005 сек.) Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав
Главная страница Случайная страница Контакты