Question

Составьте схему гальванического элемента, в котором протекает реакция Ni + Cu2+ = Cu + Ni2+. Напишите электронные уравнения процессов, протекающих на аноде и катоде. Вычислите ЭДС этого элемента при следующих условиях: [Ni2+] = = 0,01 моль/дм3 ; [Cu2+] = 0, 001 моль/дм3 .

Answer 1

Ответ:

Объяснение:

Составьте схему гальванического элемента, в котором

протекает реакция Ni + Cu2+ = Cu + Ni2+. Напишите электронные

уравнения процессов, протекающих на аноде и катоде. Вычислите ЭДС этого элемента при следующих условиях: [Ni2+] =

= 0,01 моль/дм3   ; [Cu2+] = 0, 001 моль/дм3

 Схема  гальванического  элемента  

           А   (-)Ni │Ni 2+││Сu2+│Cu (+)  К

При работе элемента, т. е. при замкнутой цепи, в первом полуэлементе никель   отдает ионы в раствор и заряжается при этом отрицательно, т.е. происходит   процесс окисления: Ni(0) = Ni2+   + 2ē.

Во втором полуэлементе на положительно заряженном медном электроде   происходит разряд ионов Сu2+ (восстановление), сопровождающийся   осаждением меди: Сu2+ +2ē = Cu(0).

Суммарная токообразующая реакция будет выглядеть так:

                     Ni(0) + Cu2+ = Zn2+ + Cu (0)

Cтандартный  потенциал  никелевого  электрода  Е° = - 0,257 В,  а  стандартный   потенциал  медного электрода  Е° =  0,342  В

 ЭДС  в стандартных  условиях  =  Е катод  -  Е анод   = 0,342 - (- 0,257) =  0,599 В

Реальный  потенциал  никелевого  электрода   составит:

                              0,0591

  Е  =  - 0,257   + ------------  ×lg 0,01   =  - 0,316 B

                                  2

Реальный  потенциал  медного  электрода   составит  0,569 В

                              0,0591

  Е  =  0,342   + ------------  ×  lg 0,001   =  0,253   B

                                  2

Тогда  ЭДС  в  этих  условия  будет  равен  

Answer 2

Гальванический элемент, в котором протекает реакция Ni + Cu2+ = Cu + Ni2+, состоит из двух половинок: анодной и катодной.

Анодная половинка: Реакция: Ni → Ni2+ + 2e- Электронное уравнение: Ni(s) → Ni2+(aq) + 2e-

Катодная половинка: Реакция: Cu2+ + 2e- → Cu Электронное уравнение: Cu2+(aq) + 2e- → Cu(s)

Схема гальванического элемента:

scssCopy code
Анод (-) | Ni(s) | Ni2+(aq) || Cu2+(aq) | Cu(s) | Катод (+)

ЭДС (электродвижущая сила) гальванического элемента можно вычислить по формуле Нернста: $E = E^\circ - \frac{0.0592}{n} \cdot \log{\frac{[\text{Ni}^{2+}]}{[\text{Cu}^{2+}]}}$

Где:

• $E^\circ$ - стандартный потенциал ячейки (стандартный электродный потенциал анодной половинки минус стандартный электродный потенциал катодной половинки)
• $n$ - количество электронов, участвующих в реакции (в данном случае 2)
• $[\text{Ni}^{2+}]$ - концентрация Ni2+
• $[\text{Cu}^{2+}]$ - концентрация Cu2+

Подставив данные: $[\text{Ni}^{2+}] = 0.01 \, \text{моль/дм}^3$ $[\text{Cu}^{2+}] = 0.001 \, \text{моль/дм}^3$ $E^\circ = E^\circ_{\text{Ni}} - E^\circ_{\text{Cu}}$

Где $E^\circ_{\text{Ni}}$ = -0.25 В (стандартный потенциал для Ni2+/Ni полуреакции) и $E^\circ_{\text{Cu}}$ = 0.34 В (стандартный потенциал для Cu2+/Cu полуреакции).

Вычислим ЭДС: $E = (-0.25) - \frac{0.0592}{2} \cdot \log{\frac{0.01}{0.001}} \approx -0.25 - 0.0296 \approx -0.2796 \, \text{В}$

Итак, ЭДС этого гальванического элемента составляет примерно -0.2796 В.