Примеры решения задач

Ряд напряжения металлов. Гальванические элементы

3.1.1 Рассчитайте электродный потенциал Bi в 0,01 м растворе его соли.

Значение электродного потенциала рассчитаем на основании уравнения Нернста:

.

Значение стандартного электродного потенциала Е⁰ висмута возьмем из ряда СЭП (+0,21 В), n – количество электронов, участвующих в процессе, равно заряду иона висмута «3+», концентрация ионов металла указана в условии задачи – 0,01 моль/л. Подставляем данные в формулу и производим расчет:

.

3.1.2 Какой гальванический элемент называется концентрационным? Составьте схему, напишите электронные уравнения электродных процессов и вычислите ЭДС гальванического элемента, состоящего из серебряных электродов, опущенных: первый в 0,01 Н, а второй в 0,1 Н растворы AgNO₃.

Гальванический элемент, составленный из одинаковых электродов, погруженных в растворы одного и того же электролита, различающихся только концентрацией, называется концентрационным. При этом электрод, помещенный в более разбавленный раствор (с меньшей концентрацией ионов в растворе), играет роль анода, а электрод в более концентрированном растворе (с большей концентрацией ионов металла в растворе) – роль катода.

Схема работы данного гальванического элемента:

Ag AgNO₃ (0,01 н)   AgNO₃ (0,1 н) Ag.

Электродные процессы:

А) Ag⁰ – 1ē = Ag⁺ – процесс окисления;

К) Ag⁺ + 1ē = Ag⁰ – процесс восстановления.

Величина электродного потенциала отдельно взятого электрода рассчитывается по уравнению Нернста. Значение электродного потенциала серебра возьмем из ряда СЭП (+0,8 В), количество электронов, участвующих в процессе, равно заряду иона серебра «+1».

По уравнению Нернста найдем электродные потенциалы металла анода и катода:

В данном случае будем считать, что С_Н = [Meⁿ⁺], поскольку фактор эквивалентности нитрата серебра равен 1.

ЭДС гальванического элемента рассчитаем  по формуле

ЭДС = Е_К – Е_А = 0,741 – 0,682 = 0,059 В.