Question

Составить гальванический элемент, состоящий из стандартного водородного электрода и медного электрода, опущенного в раствор его соли с концентрацией ионов меди [Cu2+] = 10–2 моль/л. Рассчитать ЭДС элемента при 298 К и написать электронные уравнения реакций, происходящих на электродах гальванического элемента.

Answer 1

Так как в гальваническом элементе анодом становится электрод, обладающий меньшим значением электродного потенциала, а катодом – электрод с большим значением электродного потенциала.

Еº(Ag(+)/Ag) = + 0,799 B

Еº(2Н(+)/Н2) = 0 В

Поскольку

Еº(Ag(+)/Ag) > Еº(2Н(+)/Н2)

Значит, серебряный электрод в гальваническом элементе будет катодом, а стандартный водородный электрод – анодом.

Answer 2

Для расчета ЭДС гальванического элемента, состоящего из стандартного водородного электрода и медного электрода в растворе медной соли, мы можем использовать уравнение Нернста:

E = E° - (0.0592/n) * log(Q)

где: E - ЭДС элемента (в вольтах) E° - стандартный потенциал (в вольтах) для данной пары электродов n - количество электронов, участвующих в реакции Q - отношение активностей продуктов к реагентам в реакции

Для начала определим реакции, происходящие на электродах:

1. На водородном электроде (стандартный водородный электрод) происходит редукция водорода: 2H⁺(aq) + 2e⁻ → H₂(g)

Стандартный потенциал для этой реакции равен 0 В.

2. На медном электроде происходит окисление меди: Cu(s) → Cu²⁺(aq) + 2e⁻

Стандартный потенциал для этой реакции E°(Cu²⁺/Cu) можно найти в таблице стандартных потенциалов ионов:

E°(Cu²⁺/Cu) = +0.337 В

Теперь мы можем рассчитать ЭДС элемента, используя уравнение Нернста. Для этого нам нужно знать концентрацию ионов водорода в растворе, что равно 1 М (по определению стандартного водородного электрода). Также нам известна концентрация ионов меди [Cu²+] = 10⁻² моль/л.

n = 2 (по количеству электронов в реакции окисления меди) E° = 0 В (стандартный водородный электрод) Q = [H₂] / [Cu²⁺] = 1 / 10⁻² = 10²

Теперь мы можем рассчитать ЭДС элемента:

E = 0 - (0.0592/2) * log(10²) E = -0.0296 * 2 E = -0.0592 В

ЭДС элемента равна -0.0592 В (или -59.2 милливольта). Это означает, что медный электрод будет положительно заряжен относительно стандартного водородного электрода при данных условиях.

Электронные уравнения реакций на электродах:

На водородном электроде (анод): 2H⁺(aq) + 2e⁻ → H₂(g)

На медном электроде (катод): Cu(s) → Cu²⁺(aq) + 2e⁻

Обратите внимание, что на водородном электроде происходит окисление водорода, а на медном электроде - окисление меди.