Задача 94
Составьте схему гальванического элемента из электродов 1-го рода, один из которых – стандартный никелевый электрод, другой – медный в электролите с концентрацией ионов меди 0,01 моль/л. Запишите уравнения анодно-катодных процессов, суммарное уравнение токообразующей реакции рассчитайте значения ε , Aм, ∆G и Kp.
Дано:
Ni2+ | Ni
Cu2+ | Cu
Cм(Cu2+) = 0,01 моль/л
Схема ГЭ – ? ε – ?; Aм – ?; ∆G – ?; Kp – ?
Т.к. φ / < φ /
Решение:
Электродные потенциалы предложенных электродов:
φ / = φ / = – 0,25 (В)
φ / = φ / |
+ |
, |
∙ Lg(Cм(Cu2+)) |
|
|||
|
|
|
|
n – число электронов, участвующих в электродной реакции; n = 2
φ / – стандартный электродный потенциал медного электрода; φ / = 0,337 (В)
,
φ / = 0,337 + ∙ Lg(0,01) = 0,278 (В)
, следовательно, никель будет являться анодом, медь – катодом.
Составим схему гальванического элемента из предложенных электродов:
|
|
(–) |
Ni | Ni2+ || Cu2+ | Cu |
(+) |
Электродные реакции: |
|
|
|
|
A(–): Ni – 2e– |
Ni2+ |
|
|
|
1 |
|
|
||
K(+): Cu2+ + 2e– |
Cu |
1 |
|
|
Суммарное уравнение токообразующей реакции:
Ni + Cu2+ 
Ni2+ + Cu
Электродвижущая сила гальванического элемента:
ε = φ – φ = φ / – φ / = 0,278 + 0,25 = 0,528 (В)
Полезная работа, совершаемая гальваническим элементом:
Aм = n ∙ F ∙ ε
n – число электронов, участвующих в электродных процессах; n = 2 F – постоянная Фарадея, F = 96500 Кл
Aм = 2 ∙ 96500 ∙ 0,528 = 101904 (Дж)
Изменение свободной энергии Гиббса электрохимической реакции:
∆G = – Aм = – 101904 (Дж)
Константа равновесия для данного процесса:
Lg(Kp) = ∙ = ∙ , = 17,9
, ,
Kp = 1017,9 = 7,91 ∙ 1017
Ответ: ε = 0,528 (В);
Aм = 101904 (Дж); ∆G = – 101904 (Дж); Kp = 7,91 ∙ 1017