Составьте схему гальванического 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 + Cu2+ = Cu + Ni2+
( -) Ni | Ni2+|| Cu2+ | Cu (+)
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+
Медный электрод имеет больший потенциал φ°( Cu 2+/ Cu) = 0,337 В) и является катодом, на катоде восстанавливается медь:
Cu2++ 2ē = Cu
Складывая уравнения анодного и катодного процессов, получаем суммарное уравнение реакции:
Ni + Cu2+ = Cu + Ni2+
Вычислим ЭДС элемента:
Е = φ(катода) – φ(анода) = φ(Cu 2+/ Cu) - φ(Ni 2+/ Ni)
Сначала вычислим потенциал медного электрода.
Электродный потенциал вычисляется по уравнению Нернста:
φ = φ° + 0,059n lg [Men+]
φ(Cu 2+/ Cu) = φ°(Cu 2+/ Cu) + 0,059n lg [Cu 2+]
n – число электронов, принимающих участие в электродной реакции
Cu2++ 2ē = Cu
n =2
φ(Cu 2+/ Cu) = φ°(Cu 2+/ Cu) + 0,059n lg [Cu 2+] = 0,337 + 0,0592 lg 0,001 =
= 0,337 + 0,0592 ( -3) = 0,337 – 0,0885 = 0,2485 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 - 2ē = Ni2+
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(Cu 2+/ Cu) - φ(Ni 2+/ Ni) = 0,2485 – ( -0,309) =
= 0,5575 В
Ответ