T — абсолютная температура, K;

F — постоянная Фарадея, равная 96500 Кл·моль⁻¹;

z — число электронов, участвующих в процессе;

[Ox] – концентрация окисленной формы моль/л

[Red] – концентрация восстановленной формы моль/л
Применительно для металла, погруженного в раствор своей соли, формула упрощается до вида:


Стандартные потенциалы равны:

Анода:

E_(Mn/Mn2+) = E⁰_(Mn/Mn2+) + lg[Mn²⁺] = -1.179 + lg[0,0005] = -1.179 + 0.03* lg[0,0005] =

= -1,278 В

Катода:

E_(Pb/Pb2+) = E⁰_(Pb/Pb2+) + lg[Pb²⁺] = -0.126 + lg[0,01] = -0.126 + 0.03* lg[0,01] = -0,186 В

ЭДС элемента равен:

Е = Е_к-Е_а = -0,186 – (-1,278) = 1,092 В

8. Вычислить ЭДС гальванического элемента
Al / Al³⁺ // H₂O, NaOH (0,1 н) / H₂, Pt

|_______________________________|
Как изменится значение ЭДС при работе данного элемента, если при этом произойдёт изменение концентрации катионов [Al³⁺] от 0,003 н до 0,05 М? Потенциал перенапряжения водорода η на Pt равен -0,09 в.
Дано:

[Al³⁺] = 0,003 н = 0,003/3 = 0,001 моль/л

[Al³⁺]’ = 0,05 моль/л

[OH^-] = 0.1 моль/л (откуда pOH = -lg[OH^-] = 1, pH = 14-pOH = 14-1 = 13, pH =-lg[H⁺] и [H⁺]=10^-13 моль/л)

Найти:

Е - ?

Решение:

Схема гальванического элемента:

А (анод) (-): Al | Al³⁺ || К (катод) (+): 2H⁺ | H₂ Pt

На катоде протекает восстановление водорода:

(+) Катод: 2H⁺ + 2e^- → H₂ E^o = 0.000 В

На аноде протекает растворение металла:

(-) Анод: Al - 3e^- → Al³⁺ E^o = -1.663 В

Токобразующая реакция:

6H⁺ + 2Al⁰ = 3H₂↑ + 2Al³⁺

Электроны идут по внешней цепи от алюминия к водороду, соответственно направления тока обратное: от водорода к алюминию.

Рассчитаем ЭДС гальванического элемента, используя уравнение Нернста:



где

E — электродный потенциал, В,

E⁰ — стандартный электродный потенциал, измеряется в вольтах;

R — универсальная газовая постоянная, равная 8.31 Дж/(моль·K);

T — абсолютная температура, K;

F — постоянная Фарадея, равная 96500 Кл·моль⁻¹;

z — число электронов, участвующих в процессе;

[Ox] – концентрация окисленной формы моль/л

---

[Red] – концентрация восстановленной формы моль/л
Применительно для металла, погруженного в раствор своей соли, формула упрощается до вида:


Стандартные потенциалы равны:

Анода:

E_(Al/Al3+) = E⁰_(Al/Al3+) + lg[Al³⁺] = -1.663 + lg[0,001] = -1.663 + 0.02* lg[0,001] = -1,723 В

Катода:

E_(H2/2H+) = E⁰_(H2/2H+) + lg[H⁺]² = 0.0 + lg[10^-13]² = 0.0 + 0.059* lg[10^-13] = -0,767 В

С учетом перенапряжения выделения водорода на платине потенциал катода станет равным:

Е_К = E_(H2/2H+) + η = -0,767 -0.09 = -0,857 В

ЭДС элемента равен:

Е = Е_к-Е_а = -0,857 – (-1,723) = 0,866 В

При изменении концентрации ионов алюминия, потенциал анода равен:

E_(Al/Al3+) = E⁰_(Al/Al3+) + lg[Al³⁺] = -1.663 + lg[0,05] = -1.663 + 0.02* lg[0,05] = -1,689 В

Е’ = Е_к-Е_а = -0,857 – (-1,689) = 0,832 В

Ответ: Е = 0,866 В, Е’ = 0,832 В

---

Смотрите также файлы

• Пояснительная записка по дисциплине Проектирование таможенного склада Выполнили Студенты 4 курса Группа 007408.docx

• Лекция 22. Управленческие решения.pdf

• Психиатры Дэвид Шапиро и Ян Кук из Калифорнийского университета, а также Марла Апт, президент международной ассоциации Йоги Айенгара, проводили совместное исследование.docx

• Решение Журнал хозяйственных операций. Содержание операции Дебет Кредит.docx

• Отчет по учебной практике пм. 02. "Организационное обеспечение деятельности учреждений социальной защиты населения и органов Пенсионного фонда Российской Федерации".docx