Аккумуляторы. ЭДС элемента | Задания 256-260

Химические процессы протекающие на электродах при зарядке и разрядке аккумулятора. Концентрация ионов на электродах

 

Решение задач по химии на составление схемы аккумулятора

 

 

Задание 256. 

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 концентрации надо было бы взять ионы железа (+2) (моль/л), чтобы ЭДС элемента стала равной нулю, если [Zn2+] = 0,00 1 моль/л? Ответ: 7,3 моль/л.
Решение:
Цинк имеет меньший потенциал (-0,763 В) и является анодом, на котором протекает окислительный процесс:

Zn0 — 2  = Zn2+  (1)

Железо, потенциал которого (-0,440 В) — катод, т.е. электрод, на котором протекает восстановительный процесс:

Fe2+ + 2  = Fe0   (2)

Схема гальванического элемента имеет вид:

Электродный потенциал металла (Е) зависит от концентрации его ионов в растворе. Эта зависимость выражается уравнением Нернста:

Е0стандартный электродный потенциал металла; n – число электронов, принимающих участие в процессе; с – концентрация ионов металла в растворе его соли (при точных вычислениях – активность). Определим электродные потенциалы кадмия и меди при заданных концентрациях:

ЭДС гальванического элемента равна нулю, если электродные потенциалы электродов равны, следовательно, электродный потенциал железа численно равен электродному потенциалу цинка, т.е. равен -0,8515 В. Рассчитаем концентрацию ионов железа Fe2+, если электродный потенциал железного электрода равен -0,8515 В, получим:

Ответ: сFe2+ = 1,124 . 10-14 моль/л.


Задание 257.
Составьте схему гальванического элемента, в основе которого лежит реакция, протекающая по уравнению:
Ni + Pb(NO3)2 = Ni(NO3)2 + Рb
Напишите электронные уравнения анодного и катодного процессов. Вычислите ЭДС этого элемента, если [Pb2+] = 0,0001 моль/л, [Ni] = 0,01 моль/л. Ответ: 0,064 В. 
Решение:
Уравнение реакции имеет вид:

Ni + Pb(NO3)2 = Ni(NO3)2 + Рb

Из уравнения реакции вытекает, что никель является анодом, на котором протекает окислительный процесс:

Ni0 — 2   = Ni2+  (1)

Свинец – катод, электрод на котором протекает восстановительный процесс:

Pb2+ + 2   = Pb0  (2)

Схема гальванического элемента будет имеет вид:

Электродный потенциал металла (Е) зависит от концентрации его ионов в растворе. Эта зависимость выражается уравнением Нернста:

Е0стандартный электродный потенциал металла; n – число электронов, принимающих участие в процессе; с – концентрация ионов металла в растворе его соли (при точных вычислениях – активность). Определим электродные потенциалы кадмия и меди при заданных концентрациях:

Для определения ЭДС гальванического элемента из потенциала катода следует вычесть потенциал анода, получим:

Ответ: 0,064 В.


Задание 258.
Какие химические процессы протекают на электродах при зарядке и разрядке свинцового аккумулятора?
Решение:
В свинцовом аккумуляторе в качестве электролита используется раствор H2SO4 (p  = 1,24-130 г/см3). Электроды этого аккумулятора представляют свинцовые решётки. Решётки сначала заполняются оксидом свинца (IV) PbO2, который при взаимодействии с H2SO4 превращается в PbSO4. Сначала аккумулятор нужно зарядить. Суммарная реакция зарядки в аккумуляторе имеет вид:

2PbSO4 + 2H2O  ⇔ Pb + PbO2 + 2H2SO4 (молекулярная форма);
2PbSO4 + 2H2O ⇔ Pb + PbO2 + 4H+ + 2SO42- (ионно-молекулярная форма)

Электрохимические процессы при зарядке:

Анод: PbSO4 + 2H2O  — 2   =  PbO2 + 4H+ + SO42-
Катод: PbSO4 + 2   =  Pb2+ + SO42-

При разрядке свинцового аккумулятора протекает следующая химическая реакция:

Pb + PbO2 + 2H2SO4  ⇔ 2PbSO4 + 2H2O (молекулярная форма);
Pb + PbO2 + 4Н+ + SO42- ⇔ 2PbSO4 + 2H2O ионно-молекулярная форма)

Электрохимические процессы при разрядке аккумулятора:

Анод: Pb2+ + SO42-   — 2   ⇔ PbSO4;
Катод: PbO2 + 4H+ + SO42- + 2   ⇔ PbSO4 + 2H2O

При разрядке аккумулятора:

К(+): PbO2 + 4H+ + 2  → Pb2+ + 2H2O;
А(-): Pb0 → Pb2+ + 2 

Суммарная реакция:

PbO2 + Pb + 2H2SO4 → 2PbSO4 + 2H2O

При зарядке аккумулятора:

К(+): Pb2+ + 2  → Pb0
А(-): Pb2+ + 2H2O → PbO2+4H++ 2 

Суммарная реакция: 

2PbSO4 + 2H2O → PbO2 + Pb + 2H2SO4


Задание 259.
Какие химические процессы протекают на электродах при зарядке и разрядке кадмий-никелевого аккумулятора?
Решение:
При зарядке аккумулятора:

А(+): Ni(OH)2 + OH → NiOOH + H2O + 1 
К(-): Cd(OH)2 + 2  → Cd + 2OH

Суммарная реакция:

2Ni(OH)2 + Cd(OH)2 → 2NiOOH + Cd + 2H2O

При разрядке аккумулятора:

К(+): NiOOH + H2O + 1 — → Ni(OH)2 + OH
А(-): Cd + 2OH → Cd(OH)2 + 2 —

Суммарная реакция: 

2NiOOH + Cd + 2H2O → 2Ni(OH)2 + Cd(OH)2


Задание 260.
Какие химические процессы протекают на электродах при зарядке и разрядке железо-никелевого аккумулятора?
Решение:
При зарядке аккумулятора:

А: Ni2+ → Ni3+ + 1  
К: Fe2+ + 2   → Fe0

Суммарная реакция: 

2Ni(OH)2 + Fe(OH)2 → NiOOH + Fe + 2H2O

При разрядке аккумулятора:

А: Fe0 → Fe2+ + 2  
К: Ni3+ + 1   → Ni2+

Суммарная реакция: 

NiOOH + Fe + 2H2O → 2Ni(OH)2 + Fe(OH)2


📽️ Видео

Авто.Как определить плотность электролита АКБ математическим способом, по напряжению на клеммах.Скачать

Авто.Как определить плотность электролита  АКБ математическим способом, по напряжению на клеммах.

GYS FLASH 6.12 - ЗАРЯД АККУМУЛЯТОРА СТ 132 А/чСкачать

GYS FLASH  6.12 - ЗАРЯД АККУМУЛЯТОРА  СТ 132 А/ч

#Аккумулятор. Очень эффективный способ диагностики неисправности АКБ. Самый основной.Скачать

#Аккумулятор. Очень эффективный способ диагностики неисправности АКБ.  Самый основной.

Как зарядить АКБ полностью. Расслоение электролита АКБ.Скачать

Как зарядить АКБ полностью. Расслоение электролита АКБ.

Вредные советы по заряду нового EFB аккумулятора. Чего только не на придумывают. А как же правильно?Скачать

Вредные советы по заряду нового EFB аккумулятора. Чего только не на придумывают. А как же правильно?

Разбираемся с зарядом кальциевых аккумуляторовСкачать

Разбираемся с зарядом кальциевых аккумуляторов

Уравновешивающий-восстановительный заряд #аккумулятора. И жить будет долго...Скачать

Уравновешивающий-восстановительный заряд #аккумулятора. И жить будет долго...

#Аккумулятор. Начало эксплуатации. Нужно ли делать первый заряд. Как правильно обслужить. #РусланКСкачать

#Аккумулятор. Начало эксплуатации. Нужно ли делать первый заряд. Как правильно обслужить. #РусланК

КАК УСТРОЕН АККУМУЛЯТОР АКБСкачать

КАК УСТРОЕН АККУМУЛЯТОР АКБ

КАК ПРАВИЛЬНО КУПИТЬ НОВЫЙ АКБ. "Подводные камни" выбора. Обман и жульничество в магазинах.Скачать

КАК  ПРАВИЛЬНО   КУПИТЬ НОВЫЙ  АКБ.  "Подводные камни"  выбора.  Обман  и жульничество в магазинах.

Лучшая диагностика аккумулятора, на наличие сульфатации и замыканий.Скачать

Лучшая диагностика аккумулятора, на наличие сульфатации и замыканий.

Типы аккумуляторов (АКБ). В чём разница и как правильно заряжать по ГОСТ,Скачать

Типы аккумуляторов (АКБ). В чём разница и как правильно заряжать по ГОСТ,

Одним Вольтметром. Общая экспресс диагностика аккумуляторной батареи (АКБ). #RuslanKСкачать

Одним Вольтметром. Общая экспресс диагностика аккумуляторной батареи (АКБ). #RuslanK

Как восстановить Ni-Cd аккумуляторы для шуруповёрта. Добавляем дистиллированную воду. (Часть 1)Скачать

Как восстановить Ni-Cd аккумуляторы для шуруповёрта. Добавляем дистиллированную воду. (Часть 1)

Гальваническая батареяСкачать

Гальваническая батарея

3500 мАч или как обманывают покупателя.Скачать

3500 мАч или как обманывают покупателя.

Аккумуляторы. Иллюзия большого выбора. Правда про производство аккумуляторов.Скачать

Аккумуляторы.  Иллюзия большого выбора. Правда про производство аккумуляторов.

Восстановление аккумулятора 18650 после срабатывания защиты. Мертвый АКБ Li-ionСкачать

Восстановление аккумулятора 18650 после срабатывания защиты. Мертвый АКБ Li-ion

Аккумулятор 190 ампер + инвертор 12 220. На сколько хватит аккумулятора?Скачать

Аккумулятор 190 ампер + инвертор 12 220. На сколько хватит аккумулятора?

Мумификация аккумулятора. Очень краткий обзор архитектуры элемента тяговой батареи.Скачать

Мумификация аккумулятора. Очень краткий обзор архитектуры элемента тяговой батареи.
Поделиться или сохранить к себе:
Конспекты лекций по химии