Решение. Схема данного гальванического элемента

Схема данного гальванического элемента

(-)А: Мg | Мg²⁺ || Zn²⁺ | Zn:К(+).

Вертикальная черта обозначает поверхность раздела между металлом и раствором, а две черточки – границу раздела двух жидких фаз – пористую перегородку (или соединительную трубку, заполненную раствором электролита). Магний имеет меньший потенциал –2,37В и является анодом, на котором протекает окислительный процесс: А(-): Мg – 2ē = Мg²⁺. (1)

Цинк, потенциал которого –0,763 В, - катод, т.е. электрод, на котором протекает восстановительный процесс:

К(+): Zn²⁺ + 2ē = Zn. (2)

Уравнение окислительно-восстановительной реакции, которая лежит в основе работы данного гальванического элемента, можно получить, сложив электронные уравнения анодного (1) и катодного (2) процессов: Мg + Zn²⁺ = Мg²⁺+ Zn.

Для определения электродвижущей силы гальванического элемента (ЭДС ГЭ) из потенциала катода следует вычесть потенциал анода. Так как концентрации солей в растворах равны 1 моль/л, то ЭДС элемента равна разности стандартных потенциалов двух его электродов:

Контрольные задания

391. Составьте схему и вычислите ЭДС гальванического элемента, образованного серебряным электродом, погруженным в раствор AgNO₃ с концентрацией Ag⁺, равной 0,01 моль/дм³, и стандартным водородным электродом. Напишите уравнения электродных процессов.

392. Что является окислителем и что восстановителем в гальваническом элементе, составленном из олова и серебра, погруженных в одномолярные растворы своих солей? Составьте схему соответствующего гальванического элемента, вычислите ЭДС. Изменится ли значение ЭДС, если растворы солей разбавить в 10 раз?

393. В два сосуда с голубым раствором медного купороса поместили: в первый – цинковую пластинку, а во второй – серебряную. В каком сосуде цвет раствора постепенно пропадает? Почему? Составьте электронные и молекулярное уравнения соответствующих реакций.

394. Увеличится, уменьшится или останется без изменения масса цинковой пластинки при взаимодействии ее с растворами: а) СuSO₄; б) МgSO₄; в) Рb(NO₃)₂? Почему? Составьте электронные и молекулярные уравнения соответствующих реакций.

395. При какой концентрации ионов Zn²⁺, в моль/л, потенциал цинкового электрода будет на 0,015 В меньше его стандартного электродного потенциала. Ответ: 0,30 моль/л.

396. Увеличится, уменьшится или останется без изменения масса кадмиевой пластинки при взаимодействии ее с растворами: а) АgNO₃; б) ZnSO₄; в) NiSO₄? Почему? Составьте электронные и молекулярные уравнения соответствующих реакций.

397. Марганцевый электрод в растворе его соли имеет потенциал –1,23В. Вычислите концентрацию ионов Mn²⁺ в моль/л.

Ответ: 1,89∙10^-2 моль/л.

398. Потенциал серебряного электрода в растворе AgNO₃ составил 95% от величины его стандартного электродного потенциала. Чему равна концентрация ионов Ag⁺ в моль/л. Ответ: 0,20 моль/л.

399. Составьте схему гальванического элемента, в котором роль анода выполнял бы стандартный водородный электрод. Напишите уравнения реакций, протекающих на аноде и катоде. Вычислите стандартную ЭДС этого элемента, а также ЭДС в том случае, когда концентрация ионов металла в растворе его соли равна 0,1 моль/дм³.

400. Электроды из марганца опущены в растворы KNO₃, CrCl₃, Pb(NO₃)₂, MgSO₄. Укажите, в каких случаях будут протекать химические реакции. Составьте электронные уравнения.

401. Никелевый и кобальтовый электроды опущены соответственно в растворы Ni(NO₃)₂ и Co(NO₃)₂. В каком соотношении должны быть концентрации ионов этих металлов, чтобы потенциалы обоих электродов были одинаковыми? Ответ:С_Ni2+: C_Co2+ ≈ 0,117.

402. Составьте схемы двух гальванических элементов, в одном из которых медь была бы катодом, а в другом – анодом. Напишите для каждого из этих элементов электронные уравнения реакций, протекающих на катоде и на аноде.

403. При какой концентрации ионов Cu²⁺ в моль/л значение потенциала медного электрода становится равным стандартному потенциалу водородного электрода? Ответ: 3∙10^-12 моль/л.

404. Какой гальванический элемент называется концентрированным? Составьте схему, напишите электронные уравнения электродных процессов и вычислите ЭДС гальванического элемента, состоящего из серебряных электродов, опущенных первый – в 0,01н, а второй – в 0,1н растворы AgNO₃. Ответ: 0,058 В.

405. При каком условии будет работать гальванический элемент, электроды которого сделаны из одного и того же металла? Составьте схему, напишите электронные уравнения электродных процессов и вычислите ЭДС гальванического элемента, в котором один никелевый электрод находится в 0,001М растворе, а другой такой же электрод – в 0,01М растворе сульфата никеля. Ответ: 0,029 В.

406. В каком направлении будут перемещаться электроны во внешней цепи при работе такого гальванического элемента:

Ag|Ag⁺(0,1М)||Ag⁺(0,01М)|Ag. Напишите электронные уравнения процессов, укажите анод и катод, рассчитайте значение ЭДС. Как называются гальванические элементы, электроды которых изготовлены из одного и того же металла?

407. Составьте схемы двух гальванических элементов, в одном из которых железо является анодом, а в другом – катодом. Напишите электронные уравнения процессов, происходящих на электродах. Рассчитайте стандартные ЭДС элементов.

408. Составьте схему, напишите электронные уравнения электродных процессов и вычислите ЭДС гальванического элемента, состоящего из свинцовой и магниевой пластин, опущенных в растворы своих солей с концентрацией [Pb²⁺] =[Mg²⁺] = 0,01 моль/л. Изменится ли ЭДС этого элемента, если концентрацию каждого из ионов увеличить в одинаковое число раз? Ответ: 2,233 В.

409. Составьте схемы двух гальванических элементов, в одном из которых никель является катодом, а в другом – анодом. Напишите для каждого из этих элементов электронные уравнения реакций, протекающих на катоде и на аноде.

410. Железная и серебряная пластины соединены внешним проводником и погружены в раствор серной кислоты. Составьте схему данного гальванического элемента и напишите электронные уравнения процессов, происходящих на аноде и на катоде.

411. Составьте схему, напишите электронные уравнения электродных процессов и вычислите ЭДС гальванического элемента, состоящего из пластин кадмия и магния, опущенных в растворы своих солей с концентрациями [Mg²⁺] = [Cd²⁺] = 1 моль/л. Изменится ли величина ЭДС ГЭ, если концентрацию каждого из ионов понизить до 0,01 моль/л? Ответ: 1,967 В; не изменится.

412. Электродный потенциал кадмиевого электрода, погруженного в раствор соли кадмия, составляет –0,46 В. Составьте гальванический элемент, анодом которого является кадмиевый электрод, рассчитайте концентрацию ионов кадмия в растворе соли.

413. Процессы, протекающие на электродах при работе гальванического элемента, выражены следующими уравнениями: Cd⁰ - 2e → Cd²⁺; Hg²⁺ +2e → Hg⁰. Составьте схему элемента, напишите уравнение происходящей реакции. Вычислите ЭДС, зная, что концентрации ионов металлов в растворах их солей равны 0,1 моль/дм³.

414. Составьте схему гальванического элемента, состоящего из пластин цинка и железа, погруженных в растворы их солей. Напишите электронные уравнения процессов, протекающих на аноде и на катоде. Какой должна быть концентрация ионов железа, чтобы ЭДС предложенного элемента стала равной нулю, если [Zn²⁺] = 0,001 моль/л?

Ответ: 1,28 · 10^-14 моль/л.

415. Составьте схему гальванического элемента, в основе которого лежит реакция, протекающая по уравнению: Ni + Pb(NO₃)₂ = Ni(NO₃)₂ + Pb. Напишите электронные уравнения анодного и катодного процессов. Вычислите ЭДС этого элемента, если [Ni²⁺] = 0,01 моль/л,[Pb²⁺] = 0,0001 моль/л. Ответ: 0,066 В.

416. Какие химические процессы протекают на электродах при зарядке и разрядке свинцового аккумулятора?

417. Составьте схемы двух гальванических элементов, образованных электродами из алюминия и меди в паре со стандартным водородным электродом. Чем, катодом или анодом, являются электроды из Al и Cu в этих гальванических элементах? Рассчитайте значения стандартных ЭДС элементов, укажите процессы, протекающие на электродах.

418. Составьте схему гальванического элемента, при работе которого протекает следующая реакция: Zn+Cu²⁺=Zn²⁺+Cu. Напишите электронные уравнения процессов, протекающих на электродах, вычислите ЭДС, если концентрации ионов Zn²⁺ и Cu²⁺ равны 0,01 моль/дм³ и 0,1 моль/дм³ соответственно.

419. Какие химические процессы протекают на электродах при зарядке и разрядке кадмий-никелевого аккумулятора?

420. Какие химические процессы протекают на электродах при зарядке и разрядке железо-никелевого аккумулятора?

Дата добавления: 2015-05-26