Вычисление ЭДС элемента состоящего из электродов металлов, погруженных в растворы солей этих металлов

 

 

 

Задача 658.
Э. д. с. элемента, состоящего из медного и свинцового электродов, погруженных в 1 М растворы солей этих металлов, равна 0,47В. Изменится ли э. д. с., если взять 0,001 М растворы? Ответ обосновать.
Решение:
E(Pb²⁺/Pb) = -0,13B; E(Cu²⁺/Cu) = +0,34B.
ЭДС элемента определяется как разница потенциалов катода и анода: 

ЭДС = Е(катод) - Е(анод) =
= +034 - (-0,13) = +0,47В.

Уравнения полуреакций восстановительного процессов данного гальванического элемента:

Рассчитаем значения потенциалов, используя уравнение Нернста

Е⁰ – стандартный электродный потенциал металла; n – число электронов, принимающих участие в процессе; с – концентрация ионов металла в растворе.

Теперь рассчитаем ЭДС при концентрации ионов металлов 0,001М, получим:

ЭДС' = +0,31 - (-0,16) = +0,47B.

Таким образом, ЭДС гальванического элемента при равных концентрациях ионов свинца и меди не изменяется.

Ответ: нет не изменяется.

---

Задача: 659.
Можно ли составить такой гальванический элемент, во внешней цепи которого электроны перемещались бы от электрода с более положительным стандартным потенциалом к электроду с более отрицательным стандартным потенциалом? Дать объяснение.
Решение:
E(Ni²⁺/Ni) = -0,25B; E(Co²⁺/Co) = -0,28B. 
Действительно, можно составить такой гальванический элемент, во внешней цепи которого электроны бы перемещались от электрода с более положительным значением стандартного потенциала к электроду с более отрицательным значением стандартного потенциала. Если при этом электрод с более положительным потенциалом погрузить в разбавленный раствор его соли, а более отрицательный электрод – в 1 М раствор его соли. Например, составим гальванический элемент из кобальтового электрода, погружённого в 1 М раствор соли Co(NO₃)₂ и никелевого электрода, погружённого в 0,001 М раствор Ni(NO₃)₂.
Рассчитаем значения потенциалов, используя уравнение Нернста:

Е⁰ – стандартный электродный потенциал металла; n – число электронов, принимающих участие в процессе; с – концентрация ионов металла в растворе.

Теперь рассчитаем ЭДС, получим:

ЭДС = +0,28 - (0,34) = +0,62 B.

Схема гальванического элемента:

Так как E_Co > E_Ni, то электроны во внешней цепи будут перемещаться от никеля к кобальту. Никель будет растворяться.

Ответ: можно.

---

Задача 660.
Гальванический элемент составлен из стандартного цинкового электрода и хромового электрода, погруженного в раствор, содержащий ноны Сг³⁺. При какой концентрации ионов Сг³⁺ э.д.с. этого элемента будет равна нулю?
Решение:
E(Zn²⁺/Zn) = -0,76B; E(Co²⁺/Co) = -0,74B. 
Для того чтобы ЭДС гальванического элемента была равна нулю, необходимо чтобы кон-центрационный электродный потенциал хрома оказался равным -0,76В.

Концентрацию ионов хрома, необходимую для получения электродного потенциала хрома равного -0,76В, вычислим, используя уравнение Нернста:

Е⁰ – стандартный электродный потенциал металла; n – число электронов, принимающих участие в процессе; с – концентрация ионов металла в растворе.

Ответ:  [Co²⁺] = 0,1 моль/л.

---

Задача 661.
Какие процессы происходят на электродах гальванического элемента  . В каком направлении перемещаются электроны во внешней цепи?
Решение:
Электронные потенциалы рассчитываются по уравнению Нернста:

Е⁰ – стандартный электродный потенциал металла; n – число электронов, принимающих участие в процессе; с – концентрация ионов металла в растворе.

Чем меньше численное значение логарифма, тем больше получается число. Поэтому при С₁ < C₂ значения электродных потенциалов будут иметь соотношение C₁ > C₂. Поскольку  C₁ > C₂, то на электроде  Zn²⁺/Zn(C₂) будет происходить восстановление, т.е. он будет служить катодом и на нём протекает реакция восстановления:

Zn²⁺ + 2 = Zn⁰

На электроде Zn²⁺/Zn(C₁) будет протекать процесс окисления:

Zn⁰ - 2 = Zn²⁺,

 т.е. этот электрод будет являться анодом.

Поскольку C₁ > C₂, то электроны будут перемещаться от отрицательного полюса к положительному, т. е. в направлении от электрода с меньшим значением концентрации ионов цинка (С₁) к электроду с большим значением концентрации ионов цинка (С₂).

 

---