Составление схем гальванических элементов, в которых электродами являются два металла

Схема кобальто-хромового гальванического элемента

Задача 8.
Составить схему гальванического элемента, в котором электродами являются два металла Co/Cr, опущенные в растворы их солей с концентрацией ионов 1 моль/л. Описать процессы, которые протекают на катоде и аноде, и вычислить ЭДС гальванического элемента.
Решение:
Электродные потенциалы металлов:

E(Cr³⁺/Cr) = -0,74 B; E(Co²⁺/Co) = -0,28 B. 

Следовательно, в гальваническом элементе, в котором электродами являются два металла Co/Cr, опущенные в растворы их солей с концентрацией ионов 1 моль/л, электроны будут перемещаться от электрода с более положительным значением стандартного потенциала к электроду с более отрицательным значением стандартного потенциала. Так как электродный потенциал собальта (-0,28 B) более электроположителен чем у хрома (-0,74 B), то электроны будут перемещаться от кобальтового электрода к хромовому, т.е. кобальтовый электрод будет катодом, хромовый — анодом.
Тогда схема гальванического элемента будет иметь вид:

(-)Со|Co²⁺(1M)||Cr³⁺(1M)|Cr(+)

На катоде протекает реакция восстановления:

Co2+ + 2 = Со⁰

На аноде будет протекать процесс окисления:

Cr⁰ — 3 = Cr³⁺

Если электроды опущены в растворы их солей с концентрацией ионов 1 моль/л, то значения потенциалов их при этой концентрации будут равны их стандартным электродным потенциалам.
Теперь рассчитаем ЭДС, получим:

ЭДС = Е(катод) — Е(анод) = -0,28 — (-0,74) = +0,46 В.
 

Схема гальванического элемента составленного из кобальта и железа

Задача 146.
Дать схему гальванического элемента составленного из кобальтовой и железной пластинок, опущенных в 1М растворы их сульфатов. Указать направление движения электронов в сети и ионов в растворе. Написать уравнения катодного и анодного процессов во время работы элемента и вычислить ЭДС элемента.
Решение:
Электродные потенциалы металлов:

E(Fe²⁺/Fe) = -0,44 B; E(Co²⁺/Co) = -0,28 B. 

Следовательно, в гальваническом элементе, в котором электродами являются два металла Co/Fe, опущенные в растворы их сульфатов с концентрацией ионов 1 моль/л, электроны будут перемещаться от электрода с более положительным значением стандартного потенциала к электроду с более отрицательным значением стандартного потенциала. Так как электродный потенциал собальта (-0,28 B) более электроположителен чем у хрома (-0,74 B), то электроны будут перемещаться от кобальтового электрода к железной пластинки, т.е. кобальтовая пластинка будет катодом, железная пластинка — анодом.
Тогда схема гальванического элемента будет иметь вид:

(-)Со|CoSO₄(1M)||FeSO₄(1M)|Fe(+)

На катоде протекает реакция восстановления:

Co²⁺ + 2 = Со⁰

На аноде будет протекать процесс окисления:

Fe⁰ — 2 = Fe²⁺

Если электроды опущены в растворы их солей с концентрацией ионов 1 моль/л, то значения потенциалов их при этой концентрации будут равны их стандартным электродным потенциалам. К катоду будут двигаться ионы Со²⁺ и там разряжаться, а к аноду будут двигаться ион SO₄^2- которые соединяются с ионами Fe²⁺, образуя FeSO₄:

Fe²⁺  +  SO₄^2- = FeSO₄.

Теперь рассчитаем ЭДС, получим:

ЭДС = Е(катод) — Е(анод) = -0,28 — (-0,44) = +0,16 В.