Question

1. Составьте схемы работающих гальванических элементов, используя предложенные электроды: Pb | Pb, Fe | Fe, Ag | Ag+ . Напишите уравнения процессов, протекающих на аноде и катоде в данных элементах, уравнения токообразующих реакций. Рассчитайте значения электродных потенциалов при: С катодного электролита = 1 моль/л, С анодного электролита = 0,01 моль/л. Рассчитайте значение электродвижущей силы гальванического элемента.

2. При прохождении через водный раствор нитрата трехвалентного металла тока силой 1,5 А в течение 0,5 час на катоде выделилось 1,071 г металла. Вычислите атомную массу металла. Приведите электродные процессы.

3. К какому типу покрытий относятся никель на меди и на стале? Какие процессы будут протекать при коррозии указанных пар (Ni-Cu; Ni-Fe): а) в кислой среде; б) в атмосфере влажного воздуха?

4. Какой процесс протекает на серебряном аноде при электролизе водного раствора серной кислоты:

а) −1ē→+ (= + 0,80 В); б) ++1ē→ (= + 0,80 В);

в) 2++2ē→2 (= 0,00 В)?

ответ обосновать. На сколько уменьшится масса анода за 1 час пропускании тока силой 2 А?

5. Какие из металлов (Pt, Cu, Mn) могут быть окислены кислородом при 298 К, рН = 7 и стандартных состояниях всех веществ?

Answer 1

Решение. Стандартный электродный потенциал свинца (–0,13 В)

более положителен, чем цинка (–0,76 В), поэтому анодом (отрицатель-

ным полюсом) будет более активный металл – цинк, а катодом (поло-

жительным полюсом) – свинец.

   В условии задачи конкретно не указывается, в растворы каких со-

лей погружены цинк и свинец, но ясно, что в составе этих солей должны

быть ионы Zn2+ и Pb2+, поэтому электрохимическую схему гальваниче-

ского элемента записываем в кратком виде:

                      (–) Zn | Zn2+ || Pb2+ | Pb (+).

    Пример 4. Гальванический элемент состоит из цинкового и сереб-

ряного электродов в растворах их нитратов. Составьте электрохимиче-

скую схему элемента, напишите уравнения электродных процессов и

токообразующей реакции. Вычислите ЭДС: а) при стандартных услови-

ях; б) при концентрациях 0,01 М (нитрат цинка) и 2 М (нитрат серебра)

и стандартной температуре (25 °С).

    Решение. 1) Цинк, как более активный металл, является анодом, а

серебро – катодом, поэтому электрохимическая схема данного гальва-

нического элемента такая:

                  (–) Zn | Zn(NO3)2 || AgNO3 | Ag (+).

    2) Электродные процессы:

          анодный: Zn – 2e- = Zu2+, катодный: Ag+ + e- = Ag.

    3) Уравнение токообразующей реакции:

               Zn + 2Ag+ = Zn2+ + 2Ag – ионно-молекулярное,

               Zn + 2AgNO3 = Zn(NO3)2 + 2Ag – молекулярное.

    4) Электродвижущая сила (ЭДС) элемента при стандартных усло-

виях (концентрации ионов металлов в растворах равны 1 моль/л):

             ξ = Δϕ = ϕкатода – ϕанода = 0,80 – (–0,76) = 1,56 В.

   5) Электродный потенциал цинка при концентрации 0,01 М:

                       0,059

        ϕZn = –0,76 +        lg0,01 = –0,76 – 0,059 = –0,82 В.

                         1

   6) Электродный потенциал серебра при концентрации 2 М:

                         0,059

            ϕAg = 0,80 +       lg2 = 0,80 + 0,018 = 0,82 В.

                           1

   7) Электродвижущая сила элемента при данных концентрациях:

                ξ = ϕAg – ϕZu = 0,82 – (–0,82) = 1,64 В.

                                  151  

   Пример 5. В гальваническом элементе электродами является мар-

ганец и другой менее активный неизвестный металл. Стандартная ЭДС

равна 1,98 В. Из какого металла изготовлен второй электрод?

   Решение. Находим электродный потенциал неизвестного металла:

       ξ = ϕ°Me – ϕ°Mn; 1,98 = ϕ°Me – (–1,18); ϕ°Me = 0,80 В.

По таблице стандартных электродных потенциалов находим металл –

серебро.