Вычислить ЭДС элемента, составленного из цинковых электродов при концентрации ионов Zn2+=0,1 моль/л Zn2+ =0,001моль/л Рассчитать ∆G и указать возможность работы элемента
Решение
Данный гальванический элемент есть концентрационным поскольку оба электрода из одного металла, но растворы солей, в которые погружены электроды, разной концентрации.
Схема гальванического элемента:
Zn1 | Zn2+[10-3]моль/л || [10-1 ]моль/л Zn2+ |Zn2
Стандартный электродный потенциал E0 ( Zn2+/Zn) = -0,76В
Вычисление электродных потенциалов по уравнению Нернста:
E ( Zn2+/Zn) = E0 ( Zn2+/Zn) + 0,059/2 lg[ Zn2+ ]
(Zn1) E1 ( Zn2+/Zn) = - 0,76 + 0,059/2 lg[ 10-3] = - 0,8485B
(Zn2) E2 ( Zn2+/Zn) = - 0,76 + 0,059/2 lg[ 10-1] = - 0,7895B
E1 ( Zn2+/Zn) < E2 ( Zn2+/Zn)
(Zn1)- A (Zn2) - K
Уравнения электродных полуреакций:
Zn1 (): Zn 2 ē = Zn 2+ процесс окисления;
Zn2 (+): Zn2+ + 2 ē = Zn процесс восстановления.
ЭДС = EK - EA = - 0,7895 – ( - 0,8485) = 0,059 B
∆G = -n* F * ЭДС = -2*96500*0,059 = -11387Дж/моль
∆G< 0 гальванический элемент работает
Концентрационный элемент работает до выравнивания концентрации, у анода концентрация катионов увеличивается, у катода -уменьшается