Question

Рассчитайте ЭДС и составьте схему гальванического элемента, работающего в стандартных условиях, электроды для которого изготовлены из серебра и никеля. Что изменится, если концентрация ионов никеля в растворе составит 0,01 моль/л, а серебра – 0,001 моль/л? Составьте схему нового гальванического элемента

Answer 1

Дано:

[Ni²⁺] = 0,01 моль/л

[Ag⁺] = 0,001 моль/л

-------------------------------------------

Найти:

ЭДС - ?

Решение:

1) Для нахождения ЭДС гальванического элемента рассчитывается п формуле:

ЭДС = E(катод) - E(анод)

2) Далее концентраций ионов находим в табличном значений про стандартных электродных потенциалов:

E°(Ni²⁺/Ni) = -0,25 В                   E°(Ag⁺/Ag) = +0,80 В

3) Далее мы их находим электродные потенциалы по уравнению Нернста:

$E(\frac{Ni^{+2}}{Ni}) = E^\circ (\frac{Ni^{+2}}{Ni}) +\frac{0,059}{n}*lg[Ni^{+2}]$

E(Ni²⁺/Ni) = -0,25 В + 0,059 / 2 × lg(0,01) = -0,25 В + 0,0295 × lg(10⁻²) = -0,25 В + 0,0295 × (-2) = -0,25 В + (-0,059) = -0,25 В - 0,059 = -0,309 В

$E(\frac{Ag^{+}}{Ag}) = E^\circ (\frac{Ag^{+}}{Ag}) +\frac{0,059}{n}*lg[Ag^{+}]$

E(Ag⁺/Ag) = +0,80 В + 0,059 / 1  × lg(0,001) = +0,80 В + 0,059 × lg(10⁻³) = +0,80 В + 0,059 × (-3) = +0,80 В + (-0,177) = +0,80 В - 0,177 = 0,623 В

4) В результате полученных мы получаем что Е(Ag⁺/Ag) > Е (Ni²⁺/Ni), т.е. катод - Ag , а анод - Ni.

5) Теперь составляем схему гальванического элемента:

Уравнения электродных процессов:

(К⁻) Ag⁺ + 1ē → Ag  | 1 |  | 2 | - окислитель - восстановление

(А⁺) Ni - 2ē → Ni²⁺  | 2 |  | 1 | - восстановитель - окисление

----------------------------------------------------------------------------------------

Следовательно:

Ni + 2Ag⁺ → 2Ag + Ni²⁺  

Схема элемента:

(А⁺) Ni(к) | Ni²⁺ (0,01 моль/л) || Ag⁺ (0,001 моль/л) | Ag(к) (К⁻)

6) Теперь находим ЭДС гальванического элемента:

ЭДС = E(катод) - E(анод) = E(Ag⁺/Ag) - E(Ni²⁺/Ni) = +0,80 В - (-0,25 В) = +0,80 В + 0,25 В = 1,05 В

Ответ: ЭДС = 1,05

Решено от : $DK954$

Answer 2

Для расчета ЭДС гальванического элемента можно использовать формулу Нернста:

E = E° - (0.0592/n) * log([A]/[B])

где E - ЭДС гальванического элемента, E° - стандартный электродный потенциал, n - количество электронов, участвующих в реакции, [A] и [B] - концентрации ионов А и В соответственно.

Для гальванического элемента с электродами из серебра и никеля, стандартные электродные потенциалы равны:

E°(Ag) = 0.799 В E°(Ni) = -0.250 В

Предположим, что реакция идет по следующей схеме:

Ag+ + e- -> Ag Ni -> Ni2+ + 2e-

Таким образом, количество электронов, участвующих в реакции, равно 1 для серебра и 2 для никеля.

При концентрации ионов никеля 0,01 моль/л и серебра 0,001 моль/л, можем подставить значения в формулу Нернста:

E(Ag/Ni) = 0.799 - (0.0592/1) * log(0.001/0.01) E(Ag/Ni) ≈ 0.799 - (0.0592/1) * log(0.1) E(Ag/Ni) ≈ 0.799 - (0.0592/1) * (-1) E(Ag/Ni) ≈ 0.799 + 0.0592 E(Ag/Ni) ≈ 0.858 В

Таким образом, ЭДС гальванического элемента при данных концентрациях составит примерно 0.858 В.

Схема гальванического элемента с электродами из серебра и никеля будет выглядеть следующим образом:

Ag|Ag+ (0.001 M)||Ni2+ (0.01 M)|Ni

где вертикальная черта обозначает границу фаз, двойная вертикальная черта - границу растворов, Ag - электрод из серебра, Ag+ - ионы серебра, Ni - электрод из никеля, Ni2+ - ионы никеля.

Если концентрация ионов никеля изменится на 0,01 моль/л, а серебра на 0,001 моль/л, то нужно будет пересчитать ЭДС гальванического элемента, используя новые значения концентраций ионов.