Напишите электронные уравнения анодного и катодного процессов. Вычислите ЭДС этого элемента

Гальванический элемент (химический источник тока) – устройство, в котором химическая энергия окислительно-восстановительной реакции превращается в электрическую энергию. Гальванический элемент состоит из двух электродов, различающихся потенциалопределяющими процессами. Электрод, на котором в ходе реакции происходит процесс окисления, называется анодом; электрод, на котором осуществляется восстановление, – катодом.
Схема гальванического элемента, в основе которого лежит реакция
Ni + Pb(NO3)2 → Ni(NO3)2 + Рb
( -) Ni | Ni(NO3)2 || Pb(NO3)2 | Рb (+)
Никелевый электрод имеет меньший потенциал (φ°( Ni 2+/ Ni) = - 0,25 В) и является анодом . Никель окисляется и в форме ионов переходит в раствор, на аноде идет реакция:
Ni - 2ē = Ni2+
Свинцовый электрод имеет больший потенциал (φ°( Pb 2+/ Pb) = - 0,127 В) и является катодом, на катоде восстанавливается свинец:
Pb 2+ + 2ē = Pb
Складывая уравнения анодного и катодного процессов, получаем суммарное уравнение реакции:
Ni + Pb 2+ = Ni2+ + Pb
Вычислим ЭДС элемента:
Е = φ(катода) – φ(анода) = φ(Pb 2+/ Pb) - φ(Ni 2+/ Ni)
Сначала вычислим потенциал свинцового электрода.
Электродный потенциал вычисляется по уравнению Нернста:
φ = φ° + 0,059n lg [Men+]
φ(Pb 2+/ Pb) = φ°( Pb 2+/ Pb) + 0,059n lg [Pb 2+]
n – число электронов, принимающих участие в электродной реакции
Pb 2+ + 2ē = Pb n =2
φ(Pb 2+/ Pb) = φ°( Pb 2+/ Pb) + 0,059n lg [Pb 2+] = - 0,127 + 0,0592 lg 0,001 =
= - 0,127 + 0,0592 ( -3) = - 0,127 – 0,0885 = - 0,216 В
Далее вычислим потенциал никелевого электрода:
φ(Ni 2+/ Ni) = φ°( Ni 2+/ Ni) + 0,059n lg [Ni 2+]
n – число электронов, принимающих участие в электродной реакции
Ni 2+ + 2ē = Ni n =2
φ(Ni 2+/ Ni) = φ°( Ni 2+/ Ni) + 0,059n lg [Ni 2+] = - 0,25 + 0,0592 lg 0,01 =
= - 0,25 + 0,0592 ( -2) = - 0,25 – 0,059 = - 0,309 В
Вычислим ЭДС элемента:
Е = φ(катода) – φ(анода) = φ(Pb 2+/ Pb) - φ(Ni 2+/ Ni) = - 0,216 В – (- 0,309 В) =
= 0,093 В
Ответ