Zn (тв.) ZnSo4 (р-р) kCl CuSo4 (р-р) Cu (тв.)
В разомкнутом обратимом гальваническом элементе на фазовых границах образуется двойной электрический слой и устанавливается равновесие, которому соответствует равновесный скачок потенциала. Однак,о если замкнуть электроды проводником I рода (соединить металлической проволокой), равновесие нарушается.
Так как электрические потенциалы электродов неодинаковы, электроны с левого, более отрицательного электрода, перемещаются на правый, менее отрицательный. Это нарушает равновесие в двойном электрическом слое отрицательного электрода, на котором окажется меньше электронов, чем нужно для равновесия, и положительного электрода, где окажется больше электронов. Чтобы восстановить равновесие на границах фаз, пойдут реакции, в результате которых на левом (отрицательном) электроде должны освобождаться электроны, а на правом (положительном) – поглощаться.
Для элемента Zn (тв.) ZnSO4 (р-р)
):– на отрицательном электроде Znº Zn2+ + 2е│2;
на положительном электроде Сu2+ + 2ē Cuº│2;
– суммарная токообразующая
реакция Znº + Сu2+ Zn2+ + Cuº.
Таким образом, за счет химической реакции вытеснение цинком ионов меди из раствора электроны непрерывно движутся по проволоке, соединяющей электроды, то есть совершается электрическая работа.
Реакция, за счет которой в гальваническом элементе совершается электрическая работа, называется потенциалобразующей (или токообразующей).
Электродвижущая сила (ЭДС) гальванического элемента вычисляется по формуле
Е= E1 – E2 , (7)
где
Е1 – потенциал катода, Е2 – потенциал анода.
Е = (E1º + ) – (E2º +) (8)
Если n1 = n2, то
Е = E1º – E2º + , (9)
a = C, (10)
где – коэффициенты активности металлов в растворе, который можно найти в справочнике.
Различают гальванические элементы химические, у которых ЭДС возникает вследствие различной химической природы электродов, и концентрационные, которые составлены из двух качественно одинаковых полуэлементов – электродов любого рода, различающихся активностью ионов или веществ, участвующих в потенциалобразующем процессе.
Например, для элемента
(с1 и с2 – концентрации нитрата серебра в полуэлементах, с1 с2 ) на отрицательном электроде протекает окислительный процесс, а на положительном – восстановительный:
() Ag – e Ag+ (лев)
(+) Ag+(пр) + е Ag
Ag+(пр)
Ag+(лев).
При суммировании уравнений электродных реакций получаем уравнение процесса, протекающего в гальваническом элементе, из которого ясно, что в концентрационном элементе химическая реакция не протекает. Электрическая работа совершается за счет процесса выравнивания концентраций потенциалобразующих ионов. Стандартная ЭДС концентрационного элемента равна нулю (), тогда в соответствии с уравнением Нернста для данного элемента имеем
. (11)
Концентрационные гальванические элементы можно составить из амальгамных электродов, отличающихся концентрацией вещества в амальгаме, или газовых с различными давлениями реагирующего газа.
Таким образом, задача данной работы заключается в измерении ЭДС гальванических элементов при разных концентрациях электролитов:
1. Выберите правильное утверждение. Химическая реакция, уравнение которой Zn + CuSO4 = Cu + ZnSO4, является реакцией;
а) разложения; б) соединения; в) замещения; г) обмена.
2. Расставьте коэффициенты в уравнении реакции, протекающей по схеме CaO + Al Са(АlO2)2 + Ca. Охарактеризуйте данную реакцию по следующим признакам: а) изменение степени окисления; б) обратимая или необратимая; в) каталитическая или некаталитическая. 3. Имеются водные растворы следующих веществ: AgNO3, NaI, АІСІ3, НВг. Напишите молекулярные и ионные уравнения реакций, которые можно осуществить между ними. 4. Рассчитайте массу сульфата калия и объем воды, необходимые для приготовления 1500 г раствора с массовой долей К3SО4 5 %. 5. Какова реакция среды раствора, полученного в результате смешивания соляной кис-лоты массой 130 г с массовой долей HCl 3 % и раствора гидроксида натрия массой 140 г с массовой долей NaOH 5 %? Помогииииииитеее