Question

Составить электродные схемы гальванических элементов в одном из которых никель является катодом, а в другом анодом. написать уравнения катодного и анодного процессов и рассчитать стандартные эдс этих двух элементов. !

Answer 1

В гальваническом элементе анодом становится металл, обладающий меньшим значением электродного потенциала восстановления, а катодом – металл с большим значением электродного потенциала восстановления.  

НИКЕЛЬ – КАТОД  

Чтобы никель в гальванической паре являлся катодом, необходимо в качестве второго электрода взять металл с меньшим электродным потенциалом восстановления. Возьмем в качестве второго электрода цинковый электрод.  

E°(Ni(2+)/Ni) = – 0,234 B  

Еº(Zn(2+)/Zn) = − 0,76 B  

Еº(Ni(2+)/Ni) > Еº(Zn(2+)/Zn)  

В схеме гальванического элемента слева записывается анод, а справа – катод, тогда схема гальванического элемента в общем виде.  

Zn | Zn(+2) || Ni(+2) | Ni  

Электроды должны быть опущены в растворы собственных солей. Пусть никелевый катод будет опущен в раствор соли NiSO4 с молярной концентрацией 1,0 моль/л, а цинковый анод опущен в раствор соли ZnSO4 с молярной концентрацией 1,0 моль/л.  

Тогда схема гальванического элемента будет иметь вид.  

Zn | ZnSO4 (1,0 М) || NiSO4 (1,0 М) | Ni  

На аноде протекает процесс окисления, а на катоде – процесс восстановления.  

Процессы окисления-восстановления на электродах.  

Анод (–) Zn – 2е = Zn(2+) | 1 – окисление на аноде  

Катод (+) Ni(2+) + 2e = Ni↓ | 1 – восстановление на катоде  

Суммируя реакции на аноде и катоде, получаем уравнение токообразующей реакции, которое в ионной форме, выражает происходящую в элементе реакцию.  

Zn + Ni(2+) → Zn(2+) + Ni↓  

Поскольку молярные концентрации электролитов равны 1,0 моль/л, то можно посчитать стандартную ЭДС гальванического элемента.  

ЭДС° = Е (катода) – Е (анода) = Еº(Ni(2+)/Ni) – Еº(Zn(2+)/Zn) = (– 0,234) – (− 0,76) = 0,526 В  

НИКЕЛЬ – АНОД  

Чтобы никель в гальванической паре являлся анодом, необходимо в качестве второго электрода взять металл с большим электродным потенциалом восстановления. Возьмем в качестве второго электрода медный электрод.  

E°(Ni(2+)/Ni) = – 0,234 B  

Еº(Cu(2+)/Cu) = + 0,34 В  

Еº(Cu(2+)/Cu) > Еº(Cu(2+)/Cu)  

Схема гальванического элемента в общем виде.  

Ni | Ni(+2) || Cu(2+) | Cu  

Пусть никелевый анод будет опущен в раствор соли NiSO4 с молярной концентрацией 1,0 моль/л, а медный катод опущен в раствор соли CuSO4 с молярной концентрацией 1,0 моль/л.  

Тогда схема гальванического элемента будет иметь вид.  

Ni | NiSO4 (1,0 M) || CuSO4 (1,0 M) | Cu  

Процессы окисления-восстановления на электродах.  

Анод (–) Ni – 2е = Ni(2+) | 1 – окисление  

Катод (+) Cu(2+) + 2e = Cu↓ | 1 – восстановление  

Суммируя реакции на аноде и катоде, получаем уравнение, которое в ионной форме, выражает происходящую в элементе реакцию.  

Ni + Cu(2+) → Ni(2+) + Cu↓  

Поскольку молярные концентрации электролитов равны 1,0 моль/л, то можно посчитать стандартную ЭДС гальванического элемента.  

ЭДС° = Е (катода) – Е (анода) = Еº(Cu(2+)/Cu) – Еº(Ni(2+)/Ni) = 0,34 – (– 0,234) = 0,574 В