Пример. Приведите схему работы гальванического элемента (Г.Э.)

Приведите схему работы гальванического элемента (Г.Э.). Напишите уравнения электродных процессов с указанием анода и катода. Приведите уравнение токообразующей реакции. Рассчитайте ЭДС элемента, составленного из железной и никелевой пластин, погруженных в растворы своих солей с концентрацией 0,1 моль/л.

Решение:

В приведенном процессе участвуют две окислительно-восстановительные пары Fe⁰/Fe²⁺ и Ni⁰/Ni²⁺. Потенциалы этих пар можно рассчитать по уравнению Нернста:

, где

– стандартный потенциал железа, равный -0,440 В,

n – заряд иона металла

- концентрация иона металла, равная 0,1 моль/л по условию задачи.

Подставив данные условия задачи, рассчитаем потенциал железного электрода:

Рассчитаем потенциал никелевого электрода:

Стандартный потенциал никеля:

= - 0,250 В, тогда

Поскольку потенциал железного электрода имеет меньшее значение, чем никелевого, то в гальваническом элементе железо является анодом, а никель – катодом.

Г.Э. можно изобразить схемой, соответствующей окислительно-восстанови­тельному Г.Э.

При работе элемента протекают реакции:

на аноде

на катоде

При замыкании внешней цепи электроны перейдут от анода к катоду. Переход сульфат-ионов осуществляется через проводник II рода
(U-образную трубку, заполненную токопроводящим материалом).

Просуммировав процессы, протекающие на электродах в замкнутом гальваническом элементе, получаем токообразующую реакцию:

Для определения ЭДС Г.Э. необходимо из потенциала катода вычесть потенциал анода: