Составьте схему гальванического элемента, состоящего из цинкового (Фzn+2/Ni = -0,76 B) И никелевого (ФNi+2/Ni (ФNi+2/ni = -0,25 В) электродо...
Условие:
Составьте схему гальванического элемента, состоящего из цинкового (Фzn+2/Ni = -0,76 B) И никелевого (ФNi+2/Ni (ФNi+2/ni = -0,25 В) электродов, нагруженных в растворы их солей с концентрацией 0.1 моль/л. Укажите анод и катод. Напишите электронные уравнения электродных процессов и уравнение токообразующей реакции. Рассчитайте ЭДС элемента.
Решение:
Схема гальванического элемента с цинковым и никелевым электродами будет выглядеть следующим образом:
Цинковый электрод (анод) | Цинковый ион (Zn2+) | Никелевый ион (Ni2+) | Никелевый электрод (катод)
Электронные уравнения электродных процессов:
На аноде (цинковом электроде): Zn(s) → Zn2+(aq) + 2e-
На катоде (никелевом электроде): Ni2+(aq) + 2e- → Ni(s)
Уравнение токообразующей реакции:
Zn(s) + Ni2+(aq) → Zn2+(aq) + Ni(s)
Рассчитаем ЭДС элемента по формуле Нернста:
E = E° - (RT/nF) * ln(Q)
где: E - ЭДС элемента E° - стандартный потенциал элемента R - универсальная газовая постоянная (8.314 Дж/(моль·К)) T - температура в Кельвинах n - количество электронов, участвующих в реакции F - постоянная Фарадея (96485 Кл/моль) ln - натуральный логарифм Q - отношение активностей продуктов к активностям реагентов
Для данной реакции Q = [Zn2+]/[Ni2+], так как концентрация ионов цинка и никеля равны 0.1 моль/л.
Подставим значения в формулу:
E = (-0.76 V) - (8.314 J/(mol·K) * 298 K / (2 * 96485 C/mol)) * ln(0.1/0.1)
E = -0.76 V - (8.314 J/(mol·K) * 298 K / (2 * 96485 C/mol)) * ln(1)
E = -0.76 V
Таким образом, ЭДС элемента составляет -0.76 В.
