Каково значение ЭДС элемента, состоящего из медного и свинцового электродов, погруженных в растворы солей этих металлов с концентрациями их ионов 1 моль/л?
Изменится или нет ЭДС этого элемента и почему, если концентрации ионов металлов будут составлять 0.001 моль/л?
Составьте уравнения электродных и токообразующей реакций. Приведите схему гальванического элемента.
Решение
Электродный потенциал металла (Е) зависит от концентрации в растворе. Эта зависимость выражается уравнением Нернста:
где - стандартный электродный потенциал; n – число электронов, принимающих участие в процессе; С – концентрация (при точных вычислениях – активность) гидратированных ионов металла в растворе, моль/л
Запишем выражение для ЭДС гальванического элемента:
Схема данного гальванического элемента
(-)Pb /Pb2+ // Cu2+/Cu (+)
Наклонная линия обозначает поверхность между металлом и раствором, а две наклонные линии – границу раздела двух жидких фаз – пористую перегородку (или соединительную трубку, заполненную раствором электролита)
. Свинец имеет меньший потенциал (- 0,126 B) и является анодом, на котором протекает окислительный процесс:
Pb – 2ē → Pb 2+
Медь, потенциал которой (0,337 В) - катод, т.е. электрод, на котором протекает восстановительный процесс:
Cu2++2 ē → Cu
Уравнение токообразующей реакции:
Pb + Cu2+ = Pb 2+ + Cu
ЭДС гальванического элемента
Е = E(катода) – E(анода) = E(Cu2+/ Cu) - E(Pb 2 +/ Pb)
Потенциал электрода находим по уравнению Нернста:
E(Cu2+/ Cu) = E°(Cu2+/ Cu) + 0,0592 lg 1 = 0,337 + 0 = 0,337 В
E(Pb 2 +/ Pb) = E°( Pb 2 +/ Pb) + 0,0592 lg 1 = - 0,126 + 0 = - 0,126 В
ЭДС гальванического элемента
Е = E(катода) – E(анода) = E(Cu2+/ Cu) - E(Pb 2 +/ Pb) = 0,337 – ( - 0,126) =
= 0,463В
2