Question

При работе гальванического элемента, состоящего из никелевого и серебряного электродов, помещённых в 0,1 М растворы своих солей, на аноде протекает реакция 1) Ni2+ + 2 ē → Ni0 2) Ni0 − 2 ē → Ni2+ 3) Ag0 − ē → Ag+ 4) Ag+ + ē → Ag0 Ответ подтвердите, вычислив значения электродных потенциалов, величину ЭДС и составив схему процессов на аноде и катоде. Запишите токообразующую реакцию.

Answer 1

Ответ:

Объяснение:

При работе гальванического элемента, состоящего из никелевого и серебряного электродов, помещённых в 0,1 М растворы своих солей, на аноде протекает реакция 1) Ni2+ + 2 ē → Ni0 2) Ni0 − 2 ē → Ni2+ 3) Ag0 − ē → Ag+ 4) Ag+ + ē → Ag0 Ответ подтвердите, вычислив значения электродных потенциалов, величину ЭДС и составив схему процессов на аноде и катоде. Запишите токообразующую реакцию.

Стандартный электродный  потенциал  никеля   φ⁰(Ni²⁺ /Ni⁰) = - 0,257 В.

Стандартный электродный  потенциал серебра   φ⁰(Ag⁺ /Ag⁰) = 0,799 В.

В  этой  гальванической  паре  никелевый электрод  является  анодом и  на  нем  протекает  реакция: Ni⁰ -->  Ni²+   + 2e.  Ионы  никеля  переходят  в  раствор и  вокруг  анода  концентрация  катионов  возрастает.  

Электроны  по  проводнику  переходят  на  серебренный  катод  и на катоде  возникает  реакция  2Ag⁺  + 2e  =  2Ag⁰

Гальванический  элемент  работает  до  тех  пока  весь  анод  не  растворится   и не перейдет  в  раствор,  или  пока  все катионы вокруг  катода  не  восстановятся  до  атомарного  серебра.

 Токообразующая  реакция:   Ni⁰  +  2Ag⁺  =   2Ag⁰  +  Ni²⁺

 В  стандартных  условиях  ЭДС  гальванического элемента   равна:

  φ⁰ (катод)  -   φ⁰ (анода) =   0,799  - (- 0,257) = 1,056 В.

Реальный  электродный  потенциал   никелевого  и   серебряного  электродов   немного  различаются.

φ(Ni²⁺ /Ni⁰) =   φ⁰(Ni²⁺ /Ni⁰)  +  0,0591 /n  × lg [Ni²⁺]   =   - 0,257  + 0,0591/2

ₓ  lg 0,1  = - 0,2865 B.

φ(Ag⁺ /Ag⁰) =   φ⁰(Ag⁺ /Ag⁰)  +  0,0591 /n  × lg [Ag⁺]   =  0,799  + 0,0591

ₓ  lg 0,1  = 0,740 В

ЭДС   =  0,740   - (- 0,2865 )  = 1,027  В.

Answer 2

Для определения того, какая реакция будет протекать на аноде и какая на катоде, нужно сравнить потенциалы электродов и реакции окисления-восстановления (редокс) для каждой пары веществ.

Электродные потенциалы (стандартные электродные потенциалы) можно найти в литературных источниках. Для данного случая:

• Электродный потенциал Ni2+/Ni0: -0,25 В
• Электродный потенциал Ag+/Ag0: +0,80 В

Так как в растворе Ni2+ будет доминировать реакция окисления Ni0 до Ni2+, то на аноде будет протекать реакция:

Ni0 → Ni2+ + 2 ē (окисление)

А на катоде будет протекать реакция:

Ag+ + ē → Ag0 (восстановление)

Схема процессов:

Анод: Ni0 → Ni2+ + 2 ē

Катод: Ag+ + ē → Ag0

Так как мы имеем дело с гальваническим элементом, электроны будут двигаться от анода к катоду через внешнюю цепь, обеспечивая электрический ток. Токообразующая реакция - это сумма обеих полуреакций, умноженная на соответствующие коэффициенты, чтобы сбалансировать количество передаваемых электронов:

Токообразующая реакция: Ni0 + Ag+ → Ni2+ + Ag0

Теперь давайте вычислим ЭДС элемента. ЭДС рассчитывается как разница электродных потенциалов:

ЭДС = Потенциал катода - Потенциал анода ЭДС = (+0,80 В) - (-0,25 В) = 1,05 В

Итак, ЭДС этого гальванического элемента составляет 1,05 В.