Для того, чтобы найти ЭДС гальванического элемента, нам понадобится знание о таблицах стандартных потенциалов и принципе действия гальванических элементов.
Прежде чем продолжить, давайте разберемся в значении каждого из веществ, указанных в вопросе.
- "cd" означает кадмий (cadmium в английской терминологии).
- "cdso4(0.01м)" указывает на использование раствора кадмиевого сульфата (Cadmium sulfate в английской терминологии) с концентрацией 0.01 моль на литр.
- "fe2(so4)3 (1м)" относится к раствору феррического сульфата (Ferric sulfate в английской терминологии) с концентрацией 1 моль на литр.
- "fe" обозначает железо (iron в английской терминологии).
Теперь, приступим к решению задачи.
1. Откроем таблицу стандартных потенциалов (также известную как таблица редокс-потенциалов) и найдем полуреакцию для кадмия (Cd):
Cd2+ + 2e- -> Cd
2. Найдем стандартный потенциал для этой полуреакции в таблице. Для кадмия (Cd) это значение составляет -0.4 В.
3. Теперь, найдем полуреакцию для железа (Fe):
Fe2+ -> Fe2+ + 2e-
4. Пользуясь таблицей, найдем его стандартный потенциал, который составляет -0.44 В.
5. Вспомним основной принцип работы гальванического элемента: при соединении двух полуреакций, одна из них происходит на аноде (отрицательный полюс, где происходит окисление), а другая на катоде (положительный полюс, где происходит восстановление). Нам необходимо учесть, что реакция с наибольшим положительным потенциалом будет происходить на катоде.
6. Поскольку стандартный потенциал железа (Fe) меньше, чем кадмия (Cd), полуреакция с железом будет происходить на аноде, а с кадмием - на катоде.
7. Чтобы получить общую реакцию гальванического элемента, сначала перепишем каждую полуреакцию, умножив ее на соответствующий коэффициент:
2Cd2+ + 4e- -> 2Cd (кадмий на катоде)
3Fe -> 3Fe2+ + 6e- (железо на аноде)
8. Теперь балансируем полученные полуреакции по количеству электронов, чтобы они соответствовали друг другу. Для этого умножим полуреакцию с железом (Fe) на 2 и полуреакцию с кадмием (Cd) на 3:
4Cd2+ + 8e- -> 4Cd (кадмий на катоде)
6Fe -> 6Fe2+ + 12e- (железо на аноде)
9. Теперь сложим обе полуреакции вместе:
4Cd2+ + 8e- + 6Fe -> 4Cd + 6Fe2+ + 12e-
10. Заметим, что 8 электронов с обоих сторон уравновешиваются исчезают из уравнения:
4Cd2+ + 6Fe -> 4Cd + 6Fe2+
11. Получилось итоговое уравнение для данного гальванического элемента:
4Cd2+ + 6Fe -> 4Cd + 6Fe2+
И это наш окончательный ответ. Оно показывает, что в этом гальваническом элементе кадмиевые ионы (Cd2+) переходят в металлический кадмий (Cd), а ионы железа (Fe) переходят в ионы двухвалентного железа (Fe2+). ЭДС этого гальванического элемента можно вычислить с использованием полученного уравнения и соответствующих значений стандартных потенциалов для реакций с кадмием и железом.
Прежде чем продолжить, давайте разберемся в значении каждого из веществ, указанных в вопросе.
- "cd" означает кадмий (cadmium в английской терминологии).
- "cdso4(0.01м)" указывает на использование раствора кадмиевого сульфата (Cadmium sulfate в английской терминологии) с концентрацией 0.01 моль на литр.
- "fe2(so4)3 (1м)" относится к раствору феррического сульфата (Ferric sulfate в английской терминологии) с концентрацией 1 моль на литр.
- "fe" обозначает железо (iron в английской терминологии).
Теперь, приступим к решению задачи.
1. Откроем таблицу стандартных потенциалов (также известную как таблица редокс-потенциалов) и найдем полуреакцию для кадмия (Cd):
Cd2+ + 2e- -> Cd
2. Найдем стандартный потенциал для этой полуреакции в таблице. Для кадмия (Cd) это значение составляет -0.4 В.
3. Теперь, найдем полуреакцию для железа (Fe):
Fe2+ -> Fe2+ + 2e-
4. Пользуясь таблицей, найдем его стандартный потенциал, который составляет -0.44 В.
5. Вспомним основной принцип работы гальванического элемента: при соединении двух полуреакций, одна из них происходит на аноде (отрицательный полюс, где происходит окисление), а другая на катоде (положительный полюс, где происходит восстановление). Нам необходимо учесть, что реакция с наибольшим положительным потенциалом будет происходить на катоде.
6. Поскольку стандартный потенциал железа (Fe) меньше, чем кадмия (Cd), полуреакция с железом будет происходить на аноде, а с кадмием - на катоде.
7. Чтобы получить общую реакцию гальванического элемента, сначала перепишем каждую полуреакцию, умножив ее на соответствующий коэффициент:
2Cd2+ + 4e- -> 2Cd (кадмий на катоде)
3Fe -> 3Fe2+ + 6e- (железо на аноде)
8. Теперь балансируем полученные полуреакции по количеству электронов, чтобы они соответствовали друг другу. Для этого умножим полуреакцию с железом (Fe) на 2 и полуреакцию с кадмием (Cd) на 3:
4Cd2+ + 8e- -> 4Cd (кадмий на катоде)
6Fe -> 6Fe2+ + 12e- (железо на аноде)
9. Теперь сложим обе полуреакции вместе:
4Cd2+ + 8e- + 6Fe -> 4Cd + 6Fe2+ + 12e-
10. Заметим, что 8 электронов с обоих сторон уравновешиваются исчезают из уравнения:
4Cd2+ + 6Fe -> 4Cd + 6Fe2+
11. Получилось итоговое уравнение для данного гальванического элемента:
4Cd2+ + 6Fe -> 4Cd + 6Fe2+
И это наш окончательный ответ. Оно показывает, что в этом гальваническом элементе кадмиевые ионы (Cd2+) переходят в металлический кадмий (Cd), а ионы железа (Fe) переходят в ионы двухвалентного железа (Fe2+). ЭДС этого гальванического элемента можно вычислить с использованием полученного уравнения и соответствующих значений стандартных потенциалов для реакций с кадмием и железом.