Составление уравнений электродных процессов и суммарной реакции, происходящей при работе гальванического элемента

Задача 652. 
Гальванический элемент состоит из серебряного электрода, погруженного в 1 М раствор AgNO3, и стандартного водородного электрода. Написать уравнения электродных процессов и суммарной реакции, происходящей при работе элемента. Чему равна его э.д.с.?
Решение:
потенциал(2H+/H2) = 0,00B; потенциал(Ag+/Ag) = 0,80B. Поскольку потенциал(2H+/H2) < потенциал(Ag+/Ag), то водородный электрод будет служить отрицательным полюсом (электродом) и электроны будут перемещаться во внешней цепи от водородного электрода к серебряному электроду, т. е. водород является анодом – электродом, на котором протекает окислительный процесс:

H20 - 2электрон = 2H+

Серебро, потенциал которой +0,80В, - катод, т.е. электрод, на котором протекает восстановительный процесс:

Ag+ + 2электрон = Ag0

Уравнение окислительно-восстановительной реакции, характеризующее работу данного гальванического элемента, можно получить, сложив электронные уравнения анодного и катодного процессов, получим

H20 + 2Ag+ = 2H+ + 2Ag0

Для определения ЭДС гальванического элемента необходимо из потенциала катода вычесть потенциал анода, т.е. при вычислении ЭДС элемента меньший электродный потенциал вычитается из большего (в алгебраическом смысле), получим:

потенциал(Ag+/Ag) - потенциал(2H+/H2) = 0,80B - 0,00B = +0,80B

Ответ: +0,80В.


Задача 653.
Э. д. с. гальванического элемента, состоящего из стандартного водородного электрода и свинцового электрода, погруженного в 1 М раствор соли свинца, равна 126 мВ. При замыкании элемента электроны во внешней цепи перемещаются от свинцового к водородному электроду. Чему равен потенциал свинцового электрода? Составить схему элемента. Какие процессы протекают на его электродах?
Решение:
потенциал(2H+/H2) = 0,00B. По условии задачи электроны во внешней цепи гальванического элемента перемещаются от свинцового к водородному электроду, значит, на свинцовом электроде протекает окислительный процесс: 

Pb0 - 2электрон = Pb2+

А на водородном – восстановительный:

2H+ + 2электрон H20

Таким образом, свинцовый электрод будет анодом, а водородный – катодом. 

Уравнение окислительно-восстановительного процесса, протекающего при  работе данного гальванического элемента, можно получить, сложив электронные процессы на электродах:

Pb0 + 2H+ = Pb2+ + H20

Для расчета электродного потенциала свинца, можно использовать уравнение определения ЭДС гальванического элемента:

E = потенциал(катод) -потенциал(анод)

Подставив в уравнение данные задачи, получим:

Е = потенциал(2H+/H2) - потенциал(Pb2+/Pb);
потенциал(Pb2+/Pb) = потенциал(2H+/H2) - E = 0,00 - 126 = -126мВ (-0,126B)

Ответ: -0,126В.


Задача 654.
Рассчитать электродные потенциалы магния в растворе его соли при концентрациях иона Mg2+ 0,1, 0,01 и 0,001 молы/л.
Решение:
Электродный потенциал металла (Е) зависит от концентрации его ионов в растворе. Эта зависимость выражается уравнением Нернста:

уравнение Нернста, Nernst, nernstгде Е0стандартный электродный потенциал металла; n – число электронов, принимающих участие в процессе; с – концентрация (при точных измерениях активность) гидратированных ионов металла в растворе. Е0 для магния равен -2,34В.
Определим электродные потенциалы магния в растворах при разных значениях концентрации его ионов:

а) Mg2+ = 0,1 молы/л.

эквивалент

б) Mg2+ = 0,01 молы/л.

эквивалент

в) Mg2+ = 0,001 молы/л.

эквивалент

Ответ: а) 2,37В; б) 2,40В; в) 2,43В.