СБОРНИК ЗАДАЧ И УПРАЖНЕНИЙ ПО ХИМИИ

445. Вычислите потенциал водородного электрода, погруженного в
чистую воду; в раствор с рН = 3,5; в раствор с рН = 10,8.
446. Потенциал водородного электрода в водном растворе равен –118 мВ.
Вычислите активность ионов Н + в этом растворе.
7.2. ГАЛЬВАНИЧЕСКИЕ ЭЛЕМЕНТЫ
Устройства, в которых энергия окислительно-восстановительных
реакций превращается в электрическую, называются гальваническими
элементами.
Всякий гальванический элемент состоит из двух электродов – металлов,
погруженных в растворы электролитов; последние сообщаются друг с
другом обычно через пористую перегородку. Электрод, на котором
происходит процесс окисления, называется анодом; электрод, на котором
осуществляется восстановление – катодом.
Схематически гальванический элемент, в основе работы которого
лежит реакция
Zn + CuSO 4 = ZnSO 4 + Cu,
изображается следующим образом:
Zn | ZnSO 4 || CuSO 4 | Cu ,
или в ионном виде:
Zn | Zn +2 || Cu +2 | Cu .
На электродах протекают следующие процессы:
анодный: Zn – 2е = Zn +2 ;
катодный: Cu +2 + 2е = Cu;
токообразующая реакция: Zn + CuSO 4 = ZnSO 4 + Cu.
ЭДС (Е) элемента равна разности равновесных потенциалов
положительного (Е к ) и отрицательного (Е а ) электродов:
Е = Е к - Е а .
Пример 1. Определите возможность протекания реакции в
гальваническом элементе
Fe + Cd 2+ = Fe 2+ + Cd.
Используйте стандартные потенциалы и значение ΔG 0 298.
Решение. Составим гальванический элемент, отвечающий этой
реакции:
(–) Fe | Fe 2+ || Cd 2+ | Cd (+);
анодная реакция: Fe – 2е = Fe 2+ ;
катодная реакция: Cd 2+ + 2е = Cd.
Пользуясь табл. 8, определим ЭДС гальванического элемента:
Е = Ек – Еа = –0,40 – ( –0,44) = 0,04 В.
Изменение величины энергии Гиббса связано с величиной ЭДС элемента
соотношением ΔG 0 298 = -nFЕ,
91