Question

В каком направлении может самопроизвольно протекать реакция FeSO4 + Zn  Fe + ZnSO4. Составьте схему гальванического элемента, в котором протекает эта реакция. Напишите уравнения анодного и катодного процессов, а также суммарное ионно-молекулярное уравнение. Определите ЭДС при концентрациях потенциалообразующих ионов в анодном и ка-тодном пространстве, равных 1 моль/л.

Answer 1

FeSO4 + Zn → ZnSO4 + Fe
Ф(Fe2+/Fe) = -0,441 В - катод
Ф(Zn2+/Zn) = -0,763 В - анод
 K(-) : Fe2+ + 2e = Fe
A(+) : Zn - 2e = Zn2+
Суммарно: Zn + Fe2+ = Zn2+ + Fe
E(Fe2+/Fe) = Ф + 0.059/n*lg C(Fe2+) = -0,441 + 0,059/2*lg 1 = -0.441 В
E(Zn2+/Zn) = Ф + 0.059/n*lg C(Zn2+) = -0,763 + 0,059/2*lg 1 = -0.763 В
ЭДС = Е(кат) - Е(анод) = -0,441-(-0,763) = 0,322 В

Answer 2

Реакция FeSO4 + Zn ⇌ Fe + ZnSO4 представляет собой окислительно-восстановительную реакцию. В данной реакции ион железа Fe^2+ окисляется до Fe^3+, а ион цинка Zn^2+ восстанавливается до нейтрального цинка Zn.

Схема гальванического элемента:

Анод: Zn | Zn^2+ || Fe^3+ | Fe

Катод: Zn | Zn^2+ || Fe^2+ | Fe

Уравнения анодного и катодного процессов:

Анод: Zn(s) → Zn^2+(aq) + 2e^-

Катод: Fe^3+(aq) + e^- → Fe^2+(aq)

Суммарное ионно-молекулярное уравнение:

Zn(s) + Fe^3+(aq) → Zn^2+(aq) + Fe^2+(aq)

ЭДС гальванического элемента можно рассчитать по формуле Нернста:

E = E° - (0.0592/n) * log(Q)

где E° - стандартный электродный потенциал, n - количество электронов, участвующих в реакции, Q - отношение активностей продуктов к активностям реагентов.

Для данной реакции, стандартные электродные потенциалы можно найти в таблице стандартных потенциалов. Предположим, что в данном случае, E°(Fe^3+/Fe^2+) = +0.77 V, E°(Zn^2+/Zn) = -0.76 V.

При концентрации потенциалообразующих ионов в анодном и катодном пространстве, равных 1 моль/л, активности можно считать равными концентрациям.

Таким образом, подставляя значения в формулу Нернста, получим:

E = (+0.77) - (0.0592/2) * log(1/1) = +0.77 - 0 = +0.77 V

Таким образом, ЭДС данного гальванического элемента равна +0.77 V.