Пример 5. 3. 3. Контрольные задания 61 -70

Пример 5.3.3

Разобрать работу гальванического элемента

Cd | Cd^{2 +} (a =0.125) || Zn^{2 +} (a =0.001) | Zn:

 вычислить э.д.с.;

 написать уравнения электродных процессов;

 определить направление тока во внешней цепи;

 вычислить DG.

 

       Решение.

       В таблице приложения находим значения стандартных электродных потенциалов

       j⁰_{298 Zn|Zn}²⁺ = - 0.76 B,      j⁰_{298 Cd|Cd}²⁺ = - 0.40 B

       Электроны во внешней цепи перемещаются от цинкового электрода к кадмиевому, поэтому цинковый электрод в данной цепи будет заряжен отрицательно, а кадмиевый положительно.

       На цинковом электроде идет реакция окисления

                   Zn⁰ - 2e = Zn^{2 +}

       На кадмиевом - восстановления ионов Cd^{2 +} раствора

                   Cd^{2 +} + 2e = Cd⁰

       Суммарная реакция, за счет которой работает гальванический элемент:

                   Zn⁰ + Cd^{2 +} = Cd⁰ + Zn^{2 +}

Э.д.с., Е, вычисляется по уравнению (5.9).

Изменение свободной энергии DG рассчитываем по уравнению:

DG = - n*F*E = -2*96500*0.3603 = - 69.54 кДж/моль.

 

После изучения темы «Электрохимические процессы» студент должен

знать:

*  механизм возникновения электродного потенциала, уравнение Нернста;

*  классификацию электродов;

*  химические и концентрационные гальванические элементы;

*  термодинамику гальванических элементов.

уметь:

*  рассмотреть работу гальванического элемента;

* определить анод и катод;

* написать уравнения реакций, происходящих на электродах;

* рассчитать э.д.с. и термодинамические характеристики электрохимической

         цепи.

 

Контрольные задания 61 -70.

Составьте электрохимическую цепь из предложенных электродов и рассмотрите ее работу при Т = 298 К:

· укажите анод, катод и определите знаки электродов;

· напишите уравнения электродных процессов;

· определите направление движения электронов во внешней цепи;

· рассчитайте э.д.с. элементов;

· рассчитайте изменение свободной энергии реакции, протекающей в гальваническом элементе;

· укажите тип гальванической цепи.

 

Вариант	Электроды
61.	Zn2+ (a=0.01)½Zn; Cl2½2Cl- (a=0.10)
62.	Ag + ½Ag (a=0.05);  S½S2- (a=1.00)
63.	Pb2+(a=0.50) ½Pb; Cd½Cd2+ (a=0.10)
64.	Mg2+(a=0.01)½Mg; Cu½Cu2+ (a=0.10)
65.	Zn2+(a=0.10) ½Zn; Zn2+ ½Zn (a=0.0001)
66.	Fe2+ (a=0.20)½Fe; Mn2+ ½ Mn (a=1.00)
67.	Fe3+(а=1.00)½Fe2+ (a=0.05); Pt; H2½2H + (a=0.10)
68.	Ag +(a=1.00) ½Ag; Ag + (a=0.001)½Ag
69.	Sn4+ (a=2.00)½Sn2+ (a=0.01);   Pt; S/S2- (a=0.10)
70.	Ni2+ (a=0.01) ½Ni; Cu2+ (a=0.10) ½Cu