Налейте в пробирку 10 капель раствора дихромата калия, и 10 капель раствора серной кислоты и 10 капель этилового спирта. Отметьте цвет раствора. Осторожно нагрейте смесь для начала изменение цвета раствора. Что наблюдается? Почему цвет раствора меняется с оранжевого до синевато-зеленого?
Напишите уравнение реакции окисления этилового спирта.
В какое вещество переходит этиловый спирт при окислении?
Сделайте вывод об отношении спирто к окислению.
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.
Пример 6. ЭДС элемента, образованного никелем в растворе его
соли с концентрацией ионов Ni2+ 1·10–4 М и серебром в растворе соли,
равна 1,108 В. Определите концентрацию ионов Ag+ в растворе.
Решение. 1) Вычисляем по уравнению Нернста электродный потен-
циал никеля при данной концентрации ионов Ni2+ в растворе:
0 , 059 0,059 ⋅ (−4)
ϕNi = –0,25 + lg(1·10–4) = –0,25 + = –0,368 В.
2 2
2) Зная ЭДС элемента, вычисляем электродный потенциал серебра:
ξ = ϕAg – ϕNi; 1,108 = ϕAg – (–0,368); ϕAg = 0,74 В.
3) По уравнению Нернста, записанному для электродного потен-
циала серебра, находим концентрацию ионов Ag+ в растворе:
ϕAg = ϕ°Ag + 0,059·lg[Ag+]; 0,74 = 0,80 + 0,059·lg[Ag+].
0,059·lg[Ag+] = –0,06; lg[Ag+] = –1; [Ag+] = 0,1 М.
Пример 7. Вычислите ЭДС медного концентрационного элемента,
если концентрация ионов Cu2+ у одного электрода равна 1 М, а у друго-
го 1·10–3 М.
C1 1
Решение. ξ = 0,059·lg = 0,059·lg −3 = 0,059·lg103 = 0,177 В.
C2 10
Пример 8. Опишите электролиз растворов NaCl, NiSO4 и K2SO4.
Решение. При описании электролиза приводится схема диссоциа-
ции вещества, уравнения полуреакций на катоде (К–) и на аноде (А+)
(заряд катода и анода при электролизе противополжны таковым в галь-
ванических элементах), уравнения вторичных процессов и суммарное
уравнение электролиза. Рассмотрим электролиз раствора хлорида на-
трия.