ЭДС гальванического элемента | Задания 251-255

Как рассчитать ЭДС гальванического элемента

 

Решение задач на составление схемы гальванического элемента

 

 

Задание 251.
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 0,001 М растворе, а другой такой же электрод — в 0,01 М растворе сульфата никеля. Ответ: 0,0295 В.
Решение:
Гальванический элемент, электроды которого сделаны из одного и того же металла будет работать при условии, что электроды будут опущены в растворы солей с разной концентрацией. Схема гальванического элемента, в котором один никелевый электрод находится  в 0,001М растворе, а другой – в 0,01М растворе сульфата никеля 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 никелевых электродов при разных концентрациях ионов серебра Ni2+, получим:

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

Ответ: 0,0295 В.


Задание 252.
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 [Рb2+] = [Мg2+] = 0,01 моль/л. Изменится ли ЭДС этого элемента, если концентрацию каждого из ионов увеличить в одинаковое число раз? Ответ: 2,244 В.
Решение:
Схема гальванического элемента

Вертикальная линейка обозначает поверхность раздела между металлом и раствором, а две линейки — границу раздела двух жидких фаз — пористую перегородку (или соединительную трубку, заполненную раствором электролита). Магний имеет меньший потенциал (—2,37 В) и является анодом, на котором протекает окислительный процесс:

Мg0 — 2  = Mg2+  (1)

Свинец, потенциал которой -0,127 В — катод, т.е. электрод, на котором протекает восстановительный процесс:

Pb2+ + 2   = Pb0   (2)

Уравнение окислительно-восстановительной реакции, характеризующее работу данного гальванического элемента, можно получить, сложив электронные уравнения анодного (1) и катодного (2) процессов: 

Mg0 + Pb2+ = Mg2+ + Pb0

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:

Если концентрацию каждого из ионов Mg2+ и  Pb2+ увеличить в одинаковое число раз, то ЭДС гальванического элемента не изменится, так как при этом соответственно будут уменьшаться численные значения потенциалов металлов, а разница между значениями их не изменится. Например, при увеличении концентрации ионов в 100 раз концентрация их примет значения 1 моль/л, а потенциалы электродов станут равными стандартным потенциалам металлов, то ЭДС = -0,127 – (-2,37) = 2,243 В. 

Ответ: 2,243 В.


Задание 253.
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.
Решение:
а) Схема гальванического элемента, в котором никель является катодом:

Вертикальная линейка обозначает поверхность раздела между металлом и раствором, а две линейки — границу раздела двух жидких фаз — пористую перегородку (или соединительную трубку, заполненную раствором электролита). Магний имеет меньший потенциал (-2,37 В) и является анодом, на котором протекает окислительный процесс:

Mg0 — 2   = Mg2+  (1)

Никель, потенциал которой -0,25 В — катод, т.е. электрод, на котором протекает восстановительный процесс:

Ni2+ + 2   = Ni0   (2)

Уравнение окислительно-восстановительной реакции, характеризующее работу данного гальванического элемента, можно получить, сложив электронные уравнения анодного (1) и катодного (2) процессов: 

Mg0 + Ni2+ = Mg2+ + Ni0

б) Схема гальванического элемента, в котором никель является анодом:

Никель имеет меньший потенциал (-0,25 В) и является анодом, на котором протекает окислительный процесс:

Ni0 — 2   = Ni2+  (1)

Медь, потенциал которой (+0,34 В) — катод, т.е. электрод, на котором протекает восстановительный процесс:

Сu2+ + 2   = Сu0   (2)

Уравнение окислительно-восстановительной реакции, характеризующее работу данного гальванического элемента, можно получить, сложив электронные уравнения анодного (1) и катодного (2) процессов: 

Ni0 + Cu2+ = Ni2+ + Cu0


 Задание 254.
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.
Решение:
Стандартные электродные потенциалы железа и серебра соответственно равны -0,44 В и +0,80 В. Исходя из того, что железо имеет более электроотрицательный потенциал, чем водород 0,00 В, то между железом и раствором серной кислоты проходит реакция (железо вытесняет водород из кислоты), и железная пластинка при этом будет уменьшаться по массе:

Fe + H2SO4 = FeSO4 + H2

Исходя из того, что серебро имеет более электроположительный потенциал, чем водород, то между серебром и раствором серной кислоты  реакция не проходит. Но так как железная и серебряная пластины соединены внешним проводником и погружены в раствор серной кислоты, то между ними будет проходить окислительно-восстановительный процесс, в котором железная пластина будет анодом, а серебряная – катодом. 

На аноде протекает процесс:

Fe0 → Fe2+ + 2 

На катоде серебряной пластинке будут разряжаться ионы водорода:

+   + 2  → Н20

Схема гальванического элемента имеет вид:

   (-) Fe | Fe2+ || 2H+ | H2, Ag (+)


Задание 255.
Составьте схему, напишите электронные уравнения электродных процессов и вычислите ЭДС гальванического элемента, состоящего из пластин кадмия и магния, опущенных в растворы своих солей с концентрацией [Мg2+] = [Cd2+] = 1 моль/л. Изменится ли значение ЭДС, если концентрацию каждого из ионов понизить до 0,01 моль/л? Ответ: 1,967 В.
Решение:
Магний имеет меньший потенциал (-2,37 В) и является анодом, на котором протекает окислительный процесс:

Mg0 — 2   = Mg2+  (1)

Кадмий, потенциал которой (-0,403 В) — катод, т.е. электрод, на котором протекает восстановительный процесс:

Cd2+ + 2   = Cd0   (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:

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

Рассчитаем электродные потенциалы магния и кадмия при концентрации их ионов в растворе равной 0,01 моль/л:

Рассчитаем ЭДС:

Таким образом, ЭДС гальванического элемента при равном уменьшении концентрации ионов металлов в их растворах не изменяется.

Ответ: 1,967 В.

 

 


 

🎥 Видео

Гальванические элементы. 1 часть. 10 класс.Скачать

Гальванические элементы. 1 часть. 10 класс.

Разбор схемы гальванического элементаСкачать

Разбор схемы гальванического элемента

Гальванические элементы. Практическая часть. 10 класс.Скачать

Гальванические элементы. Практическая часть. 10 класс.

Задачи на гальванический элемент. Продукты в ОВР. Ч.5-4.Скачать

Задачи на гальванический элемент. Продукты в ОВР. Ч.5-4.

Гальванические элементы. 2 часть. 10 класс.Скачать

Гальванические элементы. 2 часть. 10 класс.

Составление схемы и вычисление ЭДС гальванического концентрационного элемента | Уравнение НернстаСкачать

Составление схемы и вычисление ЭДС гальванического концентрационного элемента | Уравнение Нернста

Электрохимия. Гальванический элемент Даниэля-ЯкобиСкачать

Электрохимия. Гальванический элемент Даниэля-Якоби

Гальванический элементСкачать

Гальванический элемент

Составление схемы гальванического элемента. Вычисление потенциала свинцового электродаСкачать

Составление схемы гальванического элемента. Вычисление потенциала свинцового электрода

Гальванические элементы. 10 класс.Скачать

Гальванические элементы. 10 класс.

Гальванические элементыСкачать

Гальванические элементы

Уравнение Нернста. Задачи на расчет потенциалов. Продукты в ОВР. Ч.5-2.Скачать

Уравнение Нернста. Задачи на расчет потенциалов. Продукты в ОВР. Ч.5-2.

Что такое ГАЛЬВАНИЧЕСКАЯ РАЗВЯЗКА? Передача энергии и сигнала без проводов... Понятное объяснение!Скачать

Что такое ГАЛЬВАНИЧЕСКАЯ РАЗВЯЗКА? Передача энергии и сигнала без проводов... Понятное объяснение!

Электрохимический ряд потенциалов. 1 часть. 10 класс.Скачать

Электрохимический ряд потенциалов. 1 часть. 10 класс.

Технологический институт - гальванический элемент, электролиз, коррозия. Задачи.Скачать

Технологический институт -  гальванический элемент, электролиз, коррозия. Задачи.

Гальванический элементСкачать

Гальванический элемент

Лабораторная работа "Гальванический элемент"Скачать

Лабораторная работа "Гальванический элемент"

Гальваническая батареяСкачать

Гальваническая батарея

Продукты в ОВР. Ч.2-3. Гальванический элемент.Скачать

Продукты в ОВР. Ч.2-3. Гальванический элемент.

Урок 267. Компенсационные методы измерения ЭДС и сопротивленияСкачать

Урок 267. Компенсационные методы измерения ЭДС и сопротивления
Поделиться или сохранить к себе:
Конспекты лекций по химии