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 + CuSO4 = ZnSO4 + Cu,
изображается следующим образом:
ZnZnSO4CuSO4Cu,
или в ионном виде:
ZnZn+2Cu+2Cu.
На электродах протекают следующие процессы:
анодный: Zn – 2е = Zn+2;
катодный: Cu+2 + 2е = Cu;
токообразующая реакция: Zn + CuSO4 = ZnSO4 + Cu.
ЭДС (Е) элемента равна разности равновесных потенциалов положительного (Ек) и отрицательного (Еа) электродов:
Е = Ек - Еа.
Пример 1. Определите возможность протекания реакции в гальваническом элементе
Fe+Cd2+=Fe 2++Cd.
Используйте стандартные потенциалы и значение G0298.
Решение. Составим гальванический элемент, отвечающий этой реакции:
Задание 2.
Al(OH)3- гидроксид алюминия, Fe(OH)2-гидроксид железа (ll), Zn(OH)2-гидроксид цинка;
HNO3- азотная кислота, H2SO4- серная кислота, H3PO4- фосфорная кислота;
Li3PO4- фосфат лития, AgCl- хлорид серебра, CuS- сульфид меди;
Na2O- оксид натрия, ZnO- оксид цинка, BaO- оксид бария.
Задание 3.
LiOH- гидроксид лития, NaOH- гидроксид натрия, KOH- гидроксид калия;
SiO2- оксид кремния, CO2- оксид углерода (lV), P2O5- оксид фосфора (V);
NaCl- хлорид натрия, KBr- бромид калия, Li2S- сульфид лития.
Задание 4.
NaOH-Na2O, Mg(OH)2-MgO, Al(OH)3-Al2O3
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 + CuSO4 = ZnSO4 + Cu,
изображается следующим образом:
ZnZnSO4CuSO4Cu,
или в ионном виде:
ZnZn+2Cu+2Cu.
На электродах протекают следующие процессы:
анодный: Zn – 2е = Zn+2;
катодный: Cu+2 + 2е = Cu;
токообразующая реакция: Zn + CuSO4 = ZnSO4 + Cu.
ЭДС (Е) элемента равна разности равновесных потенциалов положительного (Ек) и отрицательного (Еа) электродов:
Е = Ек - Еа.
Пример 1. Определите возможность протекания реакции в гальваническом элементе
Fe+Cd2+=Fe 2++Cd.
Используйте стандартные потенциалы и значение G0298.
Решение. Составим гальванический элемент, отвечающий этой реакции:
(–) FeFe 2+Cd2+Cd(+);
анодная реакция: Fe – 2е = Fe 2+;
катодная реакция: Cd2+ + 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 G0298 = -nFЕ,
где n – число электронов, принимающих участие в реакции;
F – постоянная Фарадея, F= 96500 Кл/моль;
Е – ЭДС гальванического элемента.
G0298= – 2965000,04 = –7720 Дж .
Так как G0298 0 , данную реакцию можно осуществить в направлении слева направо