Электрохимия

Вопросы для самопроверки

1. Каковы возможные механизмы возникновения потенци­алов на поверхности раздела фаз?

2. Что такое гальванический элемент? Какие скачки по­тенциалов имеются в гальваническом элементе? За счет ка­ких процессов возникают эти скачки?

3. Схематически представьте медно-цинковый гальвани­ческий элемент. Какие процессы протекают на электродах при его работе?

4. Что такое диффузионный потенциал и почему он воз­никает? Какова его роль в гальваническом элементе?

5. Какими причинами может быть обусловлено возник­новение скачка потенциала на границе раздела фаз? Обоб­щить на примерах возникновения скачков потенциалов в гальваническом элементе (в том числе и в мембранных элек­тродах).

6. Определите электродвижущую силу медной концен­трационной цепи при 18°С, если концентрации ионов меди в растворах равны 1 г-ион/л и 0,1 г-ион/л. Коэффициенты ак­тивности в растворах этих концентраций соответственно рав­ны f =0,05 и f =0,16.

7. Перечислите мембранные электроды. Как возникает скачок потенциала на мембранном электроде? на биологиче­ской мембране?

8. Что такое окислительно-восстановительные потен­циалы? Как и для чего определяют окислительно-восстано­вительные потенциалы почв?

Решение типовой задачи

Гальванический элемент состоит из медного и цинкового электродов. Приведите выражение для расчета ЭДС такого элемента с учетом концентраций ионов Cu и Zn . Рассчи­тайте концентрацию ионов Cu в гальваническом элементе, величина ЭДС которого равна 1,04 В, а концентрация ионов Zn равна 0,1 моль/л (10 моль/л).

Решение. ЭДС элемента равна разности электродных потенциалов Е = .

Схема записи элемента:

Cu | Cu | | Zn | Zn

На электродах протекают процессы:

катод анод

Уравнения электродных потенциалов:

, .

Итак, ЭДС = .

Величины и табличны, они равны соответственно +0,34 В и -0,76 В, так что

ЭДС = +0,34-(-0,76)+0,059 ,

ЭДС = 1,1 + 0,059 .

Выполнена первая часть задачи.

Найдем теперь значение ; из уравнения для ЭДС имеем:

Подставим данные в задаче величины ЭДС и .

.

Так как 0,06 0,059, значит, .

Следовательно, моль/л=0,01 моль/л.

ЗАДАЧИ ДЛЯ КОНТРОЛЬНОЙ РАБОТЫ

102-105. Дайте вывод связи величины рН раствора водородного электрода с э.д.с. гальванического элемента каломельно-водородной цепи. Рассчитайте рН по данным таблицы.