Гальванический элемент состоит из двух окислительно-восстановительных электродов

Схема гальванического элемента:
А (анод) (-): Pt| V3+,V2+ || К (катод) (+): Ru3+,Ru2+ | Pt
На катоде протекает восстановление металла:
(+) Катод: Ru3+ + e- → Ru2+Eo = +0.249 В
На аноде протекает растворение металла:
(-) Анод: V2+ - e- → V3+ Eo = -0.255 В
Токобразующая реакция:
V2+ + Ru3+ = V3+ + Ru2+
Электроны идут по внешней цепи от ванадия к рутению, соответственно направления тока обратное: от рутения к ванадия.
Рассчитаем ЭДС гальванического элемента, используя уравнение Нернста:
E=E0+2.3RTzFlg[Ox][Red]
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
Стандартные потенциалы равны:
Анода:
E(V2+/V3+) = E0(V2+/V3+) + 2.3*R*Tz*F lg[V3+]/[V2+] = -0.255 + 2.3*8.31*2981*96500 lg[1]/[0,001] = -0.255 +
+ 0.06*lg[1]/[0,001] = -0,075 В
Катода:
E(Ru2+/Ru3+) = E0(Ru2+/Ru3+) + 2.3*R*Tz*F lg[Ru3+]/[Ru2+] = 0.249 + 2.3*8.31*2981*96500 lg[0,1]/[0,01] = 0.249 +
+ 0.06*lg[0,1]/[0,01] = 0.309 В
ЭДС элемента равен:
Е = Ек-Еа = 0.309 – (-0,075) = 0,384 В
Ответ: Е = 0,384 В