Составьте схему гальванического элемента из пластин металлов Ni и Sn, опущенных в водные растворы солей с одноимёнными ионами M1^(n+) ,M2^(n+). Вычислите ЭДС этого элемента при 298 К,если:
а)С=1моль/дм^3
б)С(М1^(n+))=0,01; C(M2^(n+))=0,001​

Решение. 1) Цинк, как более активный металл, является анодом, а

серебро – катодом, поэтому электрохимическая схема данного гальва-

нического элемента такая:

                  (–) Zn | Zn(NO3)2 || AgNO3 | Ag (+).

    2) Электродные процессы:

          анодный: Zn – 2e- = Zu2+, катодный: Ag+ + e- = Ag.

    3) Уравнение токообразующей реакции:

               Zn + 2Ag+ = Zn2+ + 2Ag – ионно-молекулярное,

               Zn + 2AgNO3 = Zn(NO3)2 + 2Ag – молекулярное.

    4) Электродвижущая сила (ЭДС) элемента при стандартных усло-

виях (концентрации ионов металлов в растворах равны 1 моль/л):

             ξ = Δϕ = ϕкатода – ϕанода = 0,80 – (–0,76) = 1,56 В.

   5) Электродный потенциал цинка при концентрации 0,01 М:

                       0,059

        ϕZn = –0,76 +        lg0,01 = –0,76 – 0,059 = –0,82 В.

                         1

   6) Электродный потенциал серебра при концентрации 2 М:

                         0,059

            ϕAg = 0,80 +       lg2 = 0,80 + 0,018 = 0,82 В.

                           1

   7) Электродвижущая сила элемента при данных концентрациях:

                ξ = ϕAg – ϕZu = 0,82 – (–0,82) = 1,64 В.

                                  151

   Пример 5. В гальваническом элементе электродами является мар-

ганец и другой менее активный неизвестный металл. Стандартная ЭДС

равна 1,98 В. Из какого металла изготовлен второй электрод?

   Решение. Находим электродный потенциал неизвестного металла:

       ξ = ϕ°Me – ϕ°Mn; 1,98 = ϕ°Me – (–1,18); ϕ°Me = 0,80 В.

По таблице стандартных электродных потенциалов находим металл –

серебро.

   Пример 6. ЭДС элемента, образованного никелем в растворе его

соли с концентрацией ионов Ni2+ 1·10–4 М и серебром в растворе соли,

равна 1,108 В. Определите концентрацию ионов Ag+ в растворе.

   Решение. 1) Вычисляем по уравнению Нернста электродный потен-

циал никеля при данной концентрации ионов Ni2+ в растворе:

                  0 , 059                      0,059 ⋅ (−4)

    ϕNi = –0,25 +         lg(1·10–4) = –0,25 +              = –0,368 В.

                      2                             2

   2) Зная ЭДС элемента, вычисляем электродный потенциал серебра:

        ξ = ϕAg – ϕNi; 1,108 = ϕAg – (–0,368); ϕAg = 0,74 В.

   3) По уравнению Нернста, записанному для электродного потен-

циала серебра, находим концентрацию ионов Ag+ в растворе:

       ϕAg = ϕ°Ag + 0,059·lg[Ag+]; 0,74 = 0,80 + 0,059·lg[Ag+].

        0,059·lg[Ag+] = –0,06; lg[Ag+] = –1; [Ag+] = 0,1 М.

    Пример 7. Вычислите ЭДС медного концентрационного элемента,

если концентрация ионов Cu2+ у одного электрода равна 1 М, а у друго-

го 1·10–3 М.

                           C1            1

   Решение. ξ = 0,059·lg      = 0,059·lg −3 = 0,059·lg103 = 0,177 В.

                           C2           10

    Пример 8. Опишите электролиз растворов NaCl, NiSO4 и K2SO4.

    Решение. При описании электролиза приводится схема диссоциа-

ции вещества, уравнения полуреакций на катоде (К–) и на аноде (А+)

(заряд катода и анода при электролизе противополжны таковым в галь-

ванических элементах), уравнения вторичных процессов и суммарное

уравнение электролиза. Рассмотрим электролиз раствора хлорида на-

трия.