Пример 1. Из каких электродов состоит гальванический элемент, суммарное уравнение процессов, протекающих на электродах

Из каких электродов состоит гальванический элемент, суммарное уравнение процессов, протекающих на электродах, имеет вид Fe + Ni²⁺ = Fe²⁺ + Ni. Составьте уравнения электродных реакций, а также схему элемента. Рассчитайте значение стандартного ЭДС данного гальванического элемента.

Ответ

Согласно суммарному уравнению Fe + Ni²⁺ = Fe²⁺ + Ni гальванический элемент состоит из железного и никелевого электродов. Железо окисляется, а никель восстанавливается. Железный электрод будет анодом, а никелевый – катодом. Проверим это, сопоставив стандартные потенциалы железного и никелевого электродов.

φ⁰ (Fe²⁺/Fe) = - 0,44 B, φ⁰ (Ni²⁺/Ni) = - 0,25 B

Потенциал анода должен быть меньше потенциала катода, φ⁰ (Fe²⁺/Fe) < φ⁰ (Ni²⁺/Ni). Это подтверждает, что в данном гальваническом элементе железный электрод будет анодом, а никелевый – катодом.

На электродах протекают процессы:

а (-): Fe → Fe²⁺ + 2ē

к (+): Ni²⁺ + 2ē → Ni

Схема гальванического элемента: (-) Fe │Fe²⁺││Ni²⁺│Ni (+)

Рассчитаем ЭДС железно-никелевого стандартного гальванического элемента.

Е = φ⁰ (Ni²⁺/Ni) - φ⁰ (Fe²⁺/Fe)

Е = -0,25 – (-0,44) = 0,19 В

Пример 2

Рассчитайте ЭДС концентрационного хромового гальванического элемента, если концентрации ионов хрома в растворах электродов следующие: 0,1 моль/л и 0,01 моль/л. Какой из электродов будет катодом, какой – анодом?

Ответ

Рассчитаем потенциалы хромовых электродов, содержащих растворы с концентрацией ионов хрома 0,1 моль/л 0,01 моль/л.

φ₁ > φ₂, следовательно, электрод с [Cr²⁺] = 0,1 моль/л будет катодом, а электрод с [Cr²⁺] = 0,01 моль/л – анодом.

Рассчитаем ЭДС хромового гальванического элемента.

Е = φ₁ - φ₂, Е = -0,94 – (-0,97) = 0,03 В