Question

С расчетами. 47 баллов! Укажите какой из медных электродов будет катодом, а какой анодом в гальваническом элементе, состоящем из двух медных электродов, погруженных в растворы 0,1 М и 0,001 М растворы CuSO₄ соответственно.

Answer 1

Ответ:Cм1(ZnSO4) = 0,1M

Cм2(ZnSO4) = 0,001M

Имеем так называемый концентрационный элемент.

Концентрационным гальваническим элементом называется гальванический элемент, составленный из одинаковых электродов, погруженных в раствор одного и того же электролита, концентрации которого различны.

Процессы, протекающие на электродах концентрационного гальванического элемента.

Катод (+) Zn(2+) + 2e = Zn | 1 – восстановление

Анод (–) Zn – 2e = Zn(2+) | 1 – окисление

Объяснение: Будем считать, что сульфат цинка ZnSO4 в растворах электролитов продиссоциировал полностью. Поскольку мы имеем концентрационный элемент, то у катода молярная концентрация ионов цинка Zn(2+) будет выше, чем у анода.

[Zn(2+)]к = Cм1(ZnSO4) = 0,1M – молярная концентрация у катода

[Zn(2+)]а = Cм2(ZnSO4) = 0,001M – молярная концентрация у анода

В схеме гальванического элемента анод записывается слева, а катод справа, тогда схема гальванического элемента.

Zn | ZnSO4 (0,001M) || ZnSO4 (0,1M) | Zn

ЭДС концентрационного гальванического элемента по уравнению Нернста при 298ºК.

Е = Е(катода) – Е(анода) = (0,059/2)*lg([Zn(2+)]к/[Zn(2+)]а) = 0,0295*lg(0,1/0,001) = 0,0295*lg100 = 0,059 В

Answer 2

Для определения того, какой из медных электродов будет катодом, а какой анодом в данном гальваническом элементе, необходимо использовать правило того, что анод - это место, где происходит окисление, а катод - место, где происходит восстановление.

1. Раствор CuSO₄ 0,1 М: В данном растворе концентрация ионов Cu^2+ выше, что обеспечивает большее количество электронов для окисления. Таким образом, в этом растворе анод будет тем электродом, на котором происходит окисление меди (Cu -> Cu^2+ + 2e^-).

2. Раствор CuSO₄ 0,001 М: В этом растворе концентрация ионов Cu^2+ меньше, что означает, что электрод с этим раствором будет получать электроны для восстановления. Таким образом, в этом растворе катод будет тем электродом, на котором происходит восстановление меди (Cu^2+ + 2e^- -> Cu).

Итак, в гальваническом элементе с двумя медными электродами:

• Электрод, погруженный в раствор CuSO₄ 0,1 М, будет анодом.
• Электрод, погруженный в раствор CuSO₄ 0,001 М, будет катодом.