В гальваническом элементе анодом становится металл, обладающего меньшим значением электродного потенциала, а катодом – металл с большим значением электродного потенциала. Магний в электрохимическом ряду напряжений стоит левее кадмия, значит, имеет меньшее значение электродного потенциала, чем кадмий. Следовательно, в гальваническом элементе магниевый электрод будет анодом, а кадмиевый – катодом.
Ео (Cd(2+)/Cd) = − 0,403 B
Eo(Mg(2+)/Mg) = – 2,362 B
Ео (Cd(2+)/Cd) > Eo(Mg(2+)/Mg)
Схема гальванического элемента
A(-) Mg | Mg(2+) (1M) || Cd(2+) (1M) | Cd K(+)
На аноде протекает процесс окисления, а на катоде – процесс восстановления.
[Mg(2+)] = [Сd(2+)] =1 моль/л
В гальваническом элементе анодом становится металл, обладающего меньшим значением электродного потенциала, а катодом – металл с большим значением электродного потенциала. Магний в электрохимическом ряду напряжений стоит левее кадмия, значит, имеет меньшее значение электродного потенциала, чем кадмий. Следовательно, в гальваническом элементе магниевый электрод будет анодом, а кадмиевый – катодом.
Ео (Cd(2+)/Cd) = − 0,403 B
Eo(Mg(2+)/Mg) = – 2,362 B
Ео (Cd(2+)/Cd) > Eo(Mg(2+)/Mg)
Схема гальванического элемента
A(-) Mg | Mg(2+) (1M) || Cd(2+) (1M) | Cd K(+)
На аноде протекает процесс окисления, а на катоде – процесс восстановления.
Процессы окисления-восстановления на электродах.
Анод (-) Mg(0) – 2е = Mg(2+) | 1 – окисление на аноде
Катод (+) Cd(2+) + 2e = Cd(0) | 1 – восстановление на катоде
Суммируя реакции на аноде и катоде, получаем уравнение токообразующей реакции, которое в ионном виде, выражает происходящую в элементе реакцию.
Mg + Cd(2+) → Mg(2+) + Cd
Электродные потенциалы по уравнению Нернста при 298 К
Е (анода) = Е (Mg(2+)/Mg) = Ео (Mg(2+)/Mg) + (0,059/2)*lg[Mg(2+)] = − 2,362 + 0,0295*lg1 = − 2,362 + 0 = − 2,362 B
Е (катода) = Е (Cd(2+)/Cd) = Ео (Cd(2+)/Cd) + (0,059/2)*lg[Сd(2+)] = − 0,403 + 0,0295*lg1 = − 0,403 + 0 = − 0,403 B
ЭДС гальванического элемента
Е = Е (катода) – Е (анода) = − 0,403 − (− 2,362) = 2,765 В
При молярной концентрации ионов магния Mg(2+) и кадмия Сd(2+) равной 1 моль/л ЭДС гальванического элемента равна стандартной ЭДС гальванического элемента.
Ео = Ео (Mg(2+)/Mg) - Ео (Cd(2+)/Cd) = − 0,403 − (− 2,362) = 2,765 В
Если концентрации каждого из ионов понизить до 0,01 моль/л, то ЭДС гальванического элемента не изменится.
Пусть [Mg(2+)] = [Сd(2+)] = 0,01 моль/л
Поскольку ионы магния Mg(2+) и кадмия Сd(2+) двухвалентны, то ЭДС гальванического элемента можно записать в виде
Е = Е (Mg(2+)/Mg) - Е (Cd(2+)/Cd) = Ео (Mg(2+)/Mg) - Ео (Cd(2+)/Cd) + (0,059/2)*lg([Mg(2+)]/[Сd(2+)]) = Ео + (0,059/2)*lg(0,01/0,01) = Ео + (0,059/2)*lg1 = Ео + 0 = Ео = 2,765 В
а) 2KOH + FeSO₄ = K₂SO₄ + Fe(OH)₂↓;
2K⁺ + 2OH⁻ + Fe⁺² + SO₄²⁻ = 2K⁺ + SO₄²⁻ + Fe(OH)₂↓;
2OH⁻ + Fe⁺² = Fe(OH)₂↓.
б) HNO₃ + NaOH = NaNO₃ + H₂O;
H⁺ + NO₃⁻ + Na⁺ + OH⁻ = Na⁺ + NO₃⁻ + H₂O;
H⁺ + OH⁻ = H₂O.
в) Ba(NO₃)₂ + 2HCl = BaCl₂ + 2HNO₃;
Ba⁺² + 2NO₃⁻ + 2H⁺ + 2Cl⁻ = Ba⁺² + 2Cl⁻ + 2H⁺ + 2NO₃⁻.
г) CuCl₂ + H₂S = CuS↓ + 2HCl;
Cu⁺² + 2Cl⁻ + 2H⁺ + S²⁻ = CuS↓ + 2H⁺ + 2Cl⁻;
Cu⁺² + S²⁻ = CuS↓.
д) CaCO₃ + 2HCl = CaCl₂ + CO₂↑ + H₂O;
CaCO₃ + 2H⁺ + 2Cl⁻ = Ca⁺² + 2Cl⁻ + CO₂↑ + H₂O;
CaCO₃ + 2H⁺ = Ca⁺² + CO₂↑ + H₂O.
е) Na₂CO₃ + 2KCl = 2NaCl + K₂CO₃;
2Na⁺ + CO₃²⁻ + 2K⁺ + 2Cl⁻ = 2Na⁺ + 2Cl⁻ + 2K⁺ + CO₃²⁻.
№2.
а) CuCl₂ + 2KOH = Cu(OH)₂↓ + 2KCl;
Cu⁺² + 2Cl⁻ + 2K⁺ + 2OH⁻ = Cu(OH)₂↓ + 2K⁺ + 2Cl⁻;
Cu⁺² + 2OH⁻ = Cu(OH)₂↓.
CuSO₄ + 2NaOH = Cu(OH)₂↓ + Na₂SO₄;
Cu⁺² + SO₄²⁻ + 2Na⁺ + 2OH⁻ = Cu(OH)₂↓ + 2Na⁺ + SO₄²⁻;
Cu⁺² + 2OH⁻ = Cu(OH)₂↓.
б) Na₂S + H₂SO₄ = Na₂SO₄ + H₂S↑;
2Na⁺ + S²⁻ + 2H⁺ + SO₄²⁻ = 2Na⁺ + SO₄²⁻ + H₂S↑;
S²⁻ + 2H⁺ = H₂S↑.
K₂S + 2HCl = 2KCl + H₂S↑;
2K⁺ + S²⁻ + 2H⁺ + 2Cl⁻ = 2K⁺ + 2Cl⁻ + H₂S↑;
S²⁻ + 2H⁺ = H₂S↑.