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:
(2H+/H₂) = 0,00 B; (Ag⁺/Ag) = 0,80 B. Поскольку (2H⁺/H₂) < (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 — 2 = 2H⁺

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

Ag⁺ + 2 = 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:

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

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:
(2H⁺/H₂) = 0,00 B. По условии задачи электроны во внешней цепи гальванического элемента перемещаются от свинцового к водородному электроду, значит, на свинцовом электроде протекает окислительный процесс: 

Pb⁰ — 2 = Pb²⁺

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

А на водородном – восстановительный:

2H⁺ + 2 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 = (катод) -(анод)

Подставив в уравнение данные задачи, получим:

Е = (2H⁺/H₂) — (Pb²⁺/Pb);
(Pb²⁺/Pb) = (2H+/H₂) — E = 0,00 — 126 = -126м В (-0,126 B)

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:

 Е⁰ – стандартный 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 -2,34 В.
Определим электродные потенциалы магния в растворах при разных значениях концентрации его ионов:

а) Mg²⁺ = 0,1 молы/л.

б) Mg²⁺ = 0,01 молы/л.

в) Mg²⁺ = 0,001 молы/л.

Ответ: а) 2,37 В; б) 2,40 В; в) 2,43 В.