- •Раздел 6
- •Уравнение Нернста устанавливает зависимость электродного потенциала от концентрации ионов металла и температуры (при нестандартных условиях):
- •Для водородного электрода уравнение Нернста принимает вид
- •Стандартный электродный потенциал E0Men+׀Me – потенциал электрода, измеренный при стандартных условиях.
- •Характеристики свойств металлов, получаемые с помощью ряда напряжений:
- •2) металлы, имеющие отрицательные значения электродных потенциалов, т.е. стоящие в ряду напряжений левее (выше) водорода и не разлагающие воду, способны вытеснять (восстанавливать) водород из разбавленных кислот, например:
- •Zn + 2HCl = ZnCl2 + H2,
- •Гальванический элемент (ГЭ)
- •Анод – электрод, на котором протекает процесс окисления:
- •Me – nē = Men+ (анод в гальваническом элементе заряжен отрицательно).
- •Стандартная ЭДС медно-цинкового гальванического элемента:
- •Принцип действия медно-цинкового гальванического элемента
- •На цинковом электроде (отрицательный электрод, анод) происходит окисление атомов цинка в ионы, которые переходят в раствор
- •Электроны перемещаются по металлическому проводнику к медному электроду (положительный электрод, катод), где происходит восстановление катионов меди из раствора в атомы меди и осаждение их на электроде:
- •Примеры решения задач
- •Решение
- •Решение
- •Решение
- •Решение
- •КОНТРОЛЬНЫЕ ЗАДАНИЯ
- •При работе гальванического элемента в качестве окислителя выступает электрохимическая система с более высоким значением электродного потенциала, а в качестве восстановителя – с более низким.
- •Таким образом, сопоставляя электродные потенциалы соответствующих систем, можно определить направление, в котором будет протекать окислительно-восстановительная реакция:
- •Примеры решения задач
- •Решение
- •Решение
- •КОНТРОЛЬНЫЕ ЗАДАНИЯ
- •Материал электродов:
- •1) нерастворимые (инертные) электроды – в процессе электролиза химически не изменяются, а служат лишь для передачи электронов во внешнюю цепь (инертные электроды изготавливаются обычно из графита, угля, платины);
- •Электролиз расплава электролита
- •(электроды инертные):
- •Электролиз раствора электролита
- •1. Процессы на катоде:
- •2. Процессы на инертном аноде:
- •3. Процессы на растворимом аноде:
- •Законы электролиза (законы Фарадея):
- •Примеры решения задач
- •Решение
- •Решение
- •КОНТРОЛЬНЫЕ ЗАДАНИЯ
- •По отношению к электрохимической коррозии все металлы делят на 4 группы:
- •Решение
- •КОНТРОЛЬНЫЕ ЗАДАНИЯ
КОНТРОЛЬНЫЕ ЗАДАНИЯ
1.Вычислите электродные потенциалы металлов, находящихся в контакте с растворами их солей с заданной молярной концентрацией (моль/л):
а) Ni | NiSO4, [Ni2+] = 0,01; б) Mn | MnSO4, [Mn2+] = 2,0;
в) Ag | AgNO3, [Ag +] = 6,3 · 10–3; г) Cd | CdCl2, [Cd2+] = 5 · 10–2.
2.Вычислите, при какой концентрации ионов Ag + (моль/л) электродный потенциал серебряного электрода составит 90 % от значения его стандартного электродного потенциала.
3.Вычислите ЭДС гальванических элементов, образованных сочетанием:
а) цинкового электрода в растворе ZnSO4, [Zn2+] = 0,2 моль/л и свинцового электрода в растворе Pb(NO3)2 , [Pb2+] = 0,01 моль/л; б) кадмиевого электрода в растворе CdCl2 , [Cd2+] = 10–3 моль/л и медного электрода в растворе CuSO4 , [Cu2+] = 0,05 моль/л;
в) железного электрода в растворе FeSO4, [Fe2+] = 10–4 моль/л и хромового электрода в растворе Cr2(SO4)3, [Cr 3+] = 0,1 моль/л.
4.Составьте схемы двух гальванических элементов, в одном из которых никель является отрицательным электродом, а в другом – положительным. Напишите уравнения реакций, происходящих при работе этих элементов, и вычислите значения их стандартных ЭДС.
5.Как зависит значение потенциала водородного электрода от рН раствора, в который он погружен? Дайте ответ на основании расчета для случаев, когда таким раствором является чистая вода, раствор с рН = 3, рН = 6, рН = 10.
6.Известно, что электродный потенциал цинка в растворе ZnSO4 равен –0,82 В. Определите молярную концентрацию раствора.
7.Определите, как изменится ЭДС стандартного гальванического элемента Sn│Sn2+║Cu2+│Cu , если концентрация ионов Sn2+ увеличилась на 0,15 моль/л, а концентрация Cu2+ уменьшилась на 0,15 моль/л.
8.Определите молярную концентрацию раствора соли железа (II), в который нужно поместить железный электрод, чтобы уменьшить значение его стандартного электродного потенциала на 0,03 В.
9.При какой концентрации (моль/л) Cu2+ электродный потенциал меди будет равен 0,37 В?
10.Запишите схему гальванического элемента, с помощью которого можно определить стандартный электродный потенциал серебра. Какие процессы будут протекать на электродах?
78