Составить двух гальвонических элементов, в одном из которых анодом служил бы алюминий электрод, а в другом элементе он является катодом. вычислить эдс этих элементов при концентрациях катодных электролитов 10^-1 моль/л, а анодных электролитов 10^-2 моль/л
Гальванический элемент принято записывать так, чтобы анод находился слева. Следовательно, имеем цинковый анод и водородный катод
Уравнение Нернста для водородного электрода при температуре 25С
φ(2H(+)/Н2) = φо(2H(+)/Н2) + 0,059*lg[H(+)] = φо(2H(+)/Н2) - 0,059*рН = - 0,059*рН = - 0,059*2 = - 0,118 В, где
φо(2H(+)/Н2) = 0 – стандартный электродный потенциал водорода
Кажущаяся степень диссоциации α = 66%, тогда степень диссоциации α = 0,66
α = [Zn(2+)]/[ZnSO4], отсюда молярная концентрация ионов Zn(2+) в растворе сульфата цинка ZnSO4
[Zn(2+)] = α*[ZnSO4] = α*См(ZnSO4) = 0,66*0,01 = 0,0066 моль/л
Уравнение Нернста для цинкового электрода при температуре 25С
φ(Zn(2+)/Zn) = φ(Zn(2+)/Zn) + (0,059/2)*lg[Zn(2+)] = - 0,76 + 0,03*lg 0,0066 = - 0,76 + 0,03*(-2,18) = - 0,825 В
Запишем анодные и катодные процессы. На аноде происходит окисление, а на катоде восстановление
Анод (–) Zn – 2е = Zn(2+) | 1
Катод (+) 2H(+) + 2е = H2 | 1
Суммарно: Zn + 2H(+) = Zn(2+) + H2↑
В молекулярном виде
Zn + H2SO4 = ZnSO4 + H2↑
ЭДС гальванического элемента
Е = φк – φа = φ(2H(+)/Н2) - φ(Zn(2+)/Zn) = - 0,118 – (- 0,825) = 0,707 В