Устройства, в которых энергия окислительно-восстановительных
реакций превращается в электрическую, называются гальваническими
элементами.
Всякий гальванический элемент состоит из двух электродов – металлов,
погруженных в растворы электролитов; последние сообщаются друг с
другом обычно через пористую перегородку. Электрод, на котором
происходит процесс окисления, называется анодом; электрод, на котором
осуществляется восстановление – катодом.
Схематически гальванический элемент, в основе работы которого
лежит реакция
Zn + CuSO4 = ZnSO4 + Cu,
изображается следующим образом:
Zn | ZnSO4 || CuSO4 | Cu ,
или в ионном виде:
Zn | Zn+2 || Cu+2 | Cu .
На электродах протекают следующие процессы:
анодный: Zn – 2е = Zn+2;
катодный: Cu+2 + 2е = Cu;
токообразующая реакция: Zn + CuSO4 = ZnSO4 + Cu.
ЭДС (Е) элемента равна разности равновесных потенциалов
положительного (Ек) и отрицательного (Еа) электродов:
Е = Ек - Еа.
Пример 1. Определите возможность протекания реакции в
гальваническом элементе
Fe + Cd2+ = Fe 2+ + Cd.
Используйте стандартные потенциалы и значение ΔG0298.
Решение. Составим гальванический элемент, отвечающий этой
реакции:
(–) Fe | Fe 2+ || Cd2+ | Cd (+);
анодная реакция: Fe – 2е = Fe 2+;
катодная реакция: Cd2+ + 2е = Cd.
Пользуясь табл. 8, определим ЭДС гальванического элемента:
Е = Ек – Еа = –0,40 – ( –0,44) = 0,04 В.
Изменение величины энергии Гиббса связано с величиной ЭДС элемента
соотношением ΔG0298 = -nFЕ,
Устройства, в которых энергия окислительно-восстановительных
реакций превращается в электрическую, называются гальваническими
элементами.
Всякий гальванический элемент состоит из двух электродов – металлов,
погруженных в растворы электролитов; последние сообщаются друг с
другом обычно через пористую перегородку. Электрод, на котором
происходит процесс окисления, называется анодом; электрод, на котором
осуществляется восстановление – катодом.
Схематически гальванический элемент, в основе работы которого
лежит реакция
Zn + CuSO4 = ZnSO4 + Cu,
изображается следующим образом:
Zn | ZnSO4 || CuSO4 | Cu ,
или в ионном виде:
Zn | Zn+2 || Cu+2 | Cu .
На электродах протекают следующие процессы:
анодный: Zn – 2е = Zn+2;
катодный: Cu+2 + 2е = Cu;
токообразующая реакция: Zn + CuSO4 = ZnSO4 + Cu.
ЭДС (Е) элемента равна разности равновесных потенциалов
положительного (Ек) и отрицательного (Еа) электродов:
Е = Ек - Еа.
Пример 1. Определите возможность протекания реакции в
гальваническом элементе
Fe + Cd2+ = Fe 2+ + Cd.
Используйте стандартные потенциалы и значение ΔG0298.
Решение. Составим гальванический элемент, отвечающий этой
реакции:
(–) Fe | Fe 2+ || Cd2+ | Cd (+);
анодная реакция: Fe – 2е = Fe 2+;
катодная реакция: Cd2+ + 2е = Cd.
Пользуясь табл. 8, определим ЭДС гальванического элемента:
Е = Ек – Еа = –0,40 – ( –0,44) = 0,04 В.
Изменение величины энергии Гиббса связано с величиной ЭДС элемента
соотношением ΔG0298 = -nFЕ,
Цепочка №1.
₁ ₂ ₃ ₄
Mg → MgO → MgCO₃ → MgCl₂ → Mg(OH)₃
1. 2Mg + O₂ = 2MgO
2. MgO + H₂CO₃ = MgCO₃ + H₂O
3. MgCO₃ + 2HF = MgF₂ ↓ + CO₂ ↑ + H₂O
4. MgCl₂ + 2KOH = Mg(OH)₂ + 2KCl
Цепочка №2.
₁ ₂ ₃ ₄
Mg → MgCl₂ → MgCO₃ → MgO → MgCl₂
1. Mg + 2HCl = MgCl₂ + H₂↑
2. MgCl₂ + Na₂CO₃ = MgCO₃ + 2NaCl
t
3. MgCO₃ = MgO + CO₂
4. MgO + 2HCl = MgCl₂ + H₂O
Цепочка №3.
₁ ₂ ₃ ₄
Cr₂O₃ → Cr → CrCl₃ → Cr(OH)₃ → Cr₂(SO₄)₃
1. Cr₂O₃ + 2Al = Al₂O₃ + 2Cr
2. 2Сr + 6HCl = 2CrCl₃ + 3H₂
3. CrCl₃ + 3NaOH = 3NaCl + Cr(OH)₃
4. 2Cr(OH)₃ + 3H₂SO₄ = Cr₂(SO₄)₃ + 6H₂O
Цепочка №4.
₁ ₂ ₃
ZnS → ZnO → Zn(NO₃)₂ → ZnO
1. 2 ZnS + 3 O₂ = 2ZnO + 2 SO₂
2. ZnO + 2HNO₃ = Zn(NO₃)₂ + H₂O
t
3. 2Zn(NO₃)₂ = 2ZnO + 4NO₂ + O₂
Цепочка №5.
₁ ₂ ₃ ₄
Al → Al(OH)₃ → Al₂O₃ → AlCl₃ → Al(NO₃)₃
1. 2Al + 6H₂O = 2Al(OH)₃ + 3H₂
t
2. 2Al(OH)₃ = Al₂O₃ + 3H₂O
3. Al₂O₃ + 6HCl = 2AlCl₃ + 3H₂O
4. AlCl₃ + 3NaOH = Al(OH)₃ + 3NaCl