1) Fe+2HCl=FeCl2+H2↑ 2) 2Al+6HCl=2AlCl3+3H2↑ 3) Fe+NaOH≠ 4) Al+6NaOH+6H2O=2Na3[Al(OH)6]+3H2↑ Химическое количество всего водорода в первых двух реакциях составит: n(H2)=V/Vm=8.96/22.4=0.4 моль а в реакции 4 выделился водород n(H2)=V/Vm=6.72/22.4=0.3 моль Тогда химическое количество n(Al)=n(H2)/3 = 0.3/3=0.1 моль (по коэффициентам в уравнении реакции 4) Т.к. количество металлов в смеси один и два одинаковое, то определим химическое количество водорода в реакции 2: n(H2)=n(Al)*3/2=0.1*3/2=0.15 моль Значит в реакции 1 n(H2)=n(H2)всего-n(H2) в реакции 2=0,4-0,15=0,25 моль Тогда n(Fe)=n(H2)=0.25 моль (по коэффициентам в уравнении реакции 1)
Рассчитаем массы металлов: m(Fe)=n*M=0.25*56=14 г m(Al)=n*M=0.1*27=2.7 г
m(смеси)=m(Fe)+m(Al)=14+2,7=16,7 г
рассчитаем массовые доли металлов в смеси: w(Fe)=m(Fe)/m(смеси) *100%=14/16.7*100%=83.83% w(Al)=m(Al)/m(смеси)*100%=2.7/16.7*100%=16.17%
В гальваническом элементе анодом становится металл, обладающего меньшим значением электродного потенциала, а катодом – металл с большим значением электродного потенциала. Магний в электрохимическом ряду напряжений стоит левее кадмия, значит, имеет меньшее значение электродного потенциала, чем кадмий. Следовательно, в гальваническом элементе магниевый электрод будет анодом, а кадмиевый – катодом.
Ео (Cd(2+)/Cd) = − 0,403 B
Eo(Mg(2+)/Mg) = – 2,362 B
Ео (Cd(2+)/Cd) > Eo(Mg(2+)/Mg)
Схема гальванического элемента
A(-) Mg | Mg(2+) (1M) || Cd(2+) (1M) | Cd K(+)
На аноде протекает процесс окисления, а на катоде – процесс восстановления.
2) 2Al+6HCl=2AlCl3+3H2↑
3) Fe+NaOH≠
4) Al+6NaOH+6H2O=2Na3[Al(OH)6]+3H2↑
Химическое количество всего водорода в первых двух реакциях составит: n(H2)=V/Vm=8.96/22.4=0.4 моль
а в реакции 4 выделился водород n(H2)=V/Vm=6.72/22.4=0.3 моль
Тогда химическое количество n(Al)=n(H2)/3 = 0.3/3=0.1 моль (по коэффициентам в уравнении реакции 4)
Т.к. количество металлов в смеси один и два одинаковое, то определим химическое количество водорода в реакции 2:
n(H2)=n(Al)*3/2=0.1*3/2=0.15 моль
Значит в реакции 1 n(H2)=n(H2)всего-n(H2) в реакции 2=0,4-0,15=0,25 моль
Тогда n(Fe)=n(H2)=0.25 моль (по коэффициентам в уравнении реакции 1)
Рассчитаем массы металлов:
m(Fe)=n*M=0.25*56=14 г
m(Al)=n*M=0.1*27=2.7 г
m(смеси)=m(Fe)+m(Al)=14+2,7=16,7 г
рассчитаем массовые доли металлов в смеси:
w(Fe)=m(Fe)/m(смеси) *100%=14/16.7*100%=83.83%
w(Al)=m(Al)/m(смеси)*100%=2.7/16.7*100%=16.17%
[Mg(2+)] = [Сd(2+)] =1 моль/л
В гальваническом элементе анодом становится металл, обладающего меньшим значением электродного потенциала, а катодом – металл с большим значением электродного потенциала. Магний в электрохимическом ряду напряжений стоит левее кадмия, значит, имеет меньшее значение электродного потенциала, чем кадмий. Следовательно, в гальваническом элементе магниевый электрод будет анодом, а кадмиевый – катодом.
Ео (Cd(2+)/Cd) = − 0,403 B
Eo(Mg(2+)/Mg) = – 2,362 B
Ео (Cd(2+)/Cd) > Eo(Mg(2+)/Mg)
Схема гальванического элемента
A(-) Mg | Mg(2+) (1M) || Cd(2+) (1M) | Cd K(+)
На аноде протекает процесс окисления, а на катоде – процесс восстановления.
Процессы окисления-восстановления на электродах.
Анод (-) Mg(0) – 2е = Mg(2+) | 1 – окисление на аноде
Катод (+) Cd(2+) + 2e = Cd(0) | 1 – восстановление на катоде
Суммируя реакции на аноде и катоде, получаем уравнение токообразующей реакции, которое в ионном виде, выражает происходящую в элементе реакцию.
Mg + Cd(2+) → Mg(2+) + Cd
Электродные потенциалы по уравнению Нернста при 298 К
Е (анода) = Е (Mg(2+)/Mg) = Ео (Mg(2+)/Mg) + (0,059/2)*lg[Mg(2+)] = − 2,362 + 0,0295*lg1 = − 2,362 + 0 = − 2,362 B
Е (катода) = Е (Cd(2+)/Cd) = Ео (Cd(2+)/Cd) + (0,059/2)*lg[Сd(2+)] = − 0,403 + 0,0295*lg1 = − 0,403 + 0 = − 0,403 B
ЭДС гальванического элемента
Е = Е (катода) – Е (анода) = − 0,403 − (− 2,362) = 2,765 В
При молярной концентрации ионов магния Mg(2+) и кадмия Сd(2+) равной 1 моль/л ЭДС гальванического элемента равна стандартной ЭДС гальванического элемента.
Ео = Ео (Mg(2+)/Mg) - Ео (Cd(2+)/Cd) = − 0,403 − (− 2,362) = 2,765 В
Если концентрации каждого из ионов понизить до 0,01 моль/л, то ЭДС гальванического элемента не изменится.
Пусть [Mg(2+)] = [Сd(2+)] = 0,01 моль/л
Поскольку ионы магния Mg(2+) и кадмия Сd(2+) двухвалентны, то ЭДС гальванического элемента можно записать в виде
Е = Е (Mg(2+)/Mg) - Е (Cd(2+)/Cd) = Ео (Mg(2+)/Mg) - Ео (Cd(2+)/Cd) + (0,059/2)*lg([Mg(2+)]/[Сd(2+)]) = Ео + (0,059/2)*lg(0,01/0,01) = Ео + (0,059/2)*lg1 = Ео + 0 = Ео = 2,765 В