Question

Составить двух гальвонических элементов, в одном из которых анодом служил бы алюминий электрод, а в другом элементе он является катодом. Вычислить ЭДС этих элементов при концентрациях катодных электролитов 10^-1 моль/л, а анодных электролитов 10^-2 моль/л

Answer 1

Гальванический элемент принято записывать так, чтобы анод находился слева. Следовательно, имеем цинковый анод и водородный катод
Уравнение Нернста для водородного электрода при температуре 25С
φ(2H(+)/Н2) = φо(2H(+)/Н2) + 0,059*lg[H(+)] = φо(2H(+)/Н2) - 0,059*рН = - 0,059*рН = - 0,059*2 = - 0,118 В, где
φо(2H(+)/Н2) = 0 – стандартный электродный потенциал водорода

Кажущаяся степень диссоциации α = 66%, тогда степень диссоциации α = 0,66
α = [Zn(2+)]/[ZnSO4], отсюда молярная концентрация ионов Zn(2+) в растворе сульфата цинка ZnSO4
[Zn(2+)] = α*[ZnSO4] = α*См(ZnSO4) = 0,66*0,01 = 0,0066 моль/л
Уравнение Нернста для цинкового электрода при температуре 25С
φ(Zn(2+)/Zn) = φ(Zn(2+)/Zn) + (0,059/2)*lg[Zn(2+)] = - 0,76 + 0,03*lg 0,0066 = - 0,76 + 0,03*(-2,18) = - 0,825 В

Запишем анодные и катодные процессы. На аноде происходит окисление, а на катоде восстановление
Анод (–) Zn – 2е = Zn(2+) | 1
Катод (+) 2H(+) + 2е = H2 | 1
Суммарно: Zn + 2H(+) = Zn(2+) + H2↑
В молекулярном виде
Zn + H2SO4 = ZnSO4 + H2↑
ЭДС гальванического элемента
Е = φк – φа = φ(2H(+)/Н2) - φ(Zn(2+)/Zn) = - 0,118 – (- 0,825) = 0,707 В

Answer 2

Гальванические элементы с алюминием в качестве анода и катода

Для составления двух гальванических элементов, в одном из которых анодом будет служить алюминиевый электрод, а в другом элементе алюминий будет являться катодом, необходимо использовать разные электролиты с разными концентрациями.

Вычисление ЭДС гальванических элементов

Для вычисления ЭДС этих элементов при заданных концентрациях катодных и анодных электролитов (10^-1 моль/л и 10^-2 моль/л соответственно), мы можем использовать Нернстово уравнение, которое связывает ЭДС элемента с концентрацией реагентов в электролите.

Нернстово уравнение имеет следующий вид:

E = E° - (RT / nF) * ln(Q)

где: - E - ЭДС элемента - E° - стандартный потенциал элемента - R - универсальная газовая постоянная (8.314 Дж/(моль·К)) - T - температура в Кельвинах - n - количество электронов, участвующих в реакции - F - постоянная Фарадея (96485 Кл/моль) - Q - отношение активностей продуктов и реагентов в реакции

Для нашего случая, когда алюминий является анодом, алюминиевый электрод будет окисляться по следующей реакции:

Al → Al^3+ + 3e^-

Таким образом, количество электронов, участвующих в реакции (n), равно 3.

Для вычисления ЭДС элемента, нам необходимо знать стандартный потенциал алюминия (E°). Поиск в поисковых результатах не дал точного значения стандартного потенциала алюминия, поэтому мы не можем предоставить точный ответ на этот вопрос. Однако, стандартный потенциал алюминия можно найти в химических справочниках или онлайн ресурсах.

После получения значения стандартного потенциала алюминия (E°), мы можем использовать Нернстово уравнение для вычисления ЭДС элемента.

Пример использования Нернстового уравнения

Предположим, что стандартный потенциал алюминия (E°) равен 1.66 Вольт Тогда мы можем использовать Нернстово уравнение для вычисления ЭДС элемента при заданных концентрациях электролитов.

Пусть T = 298 К (комнатная температура).

Для гальванического элемента, где алюминий является анодом, а концентрация анодного электролита равна 10^-2 моль/л, а концентрация катодного электролита равна 10^-1 моль/л, мы можем вычислить ЭДС элемента следующим образом:

E = E° - (RT / nF) * ln(Q)

где Q - отношение активностей продуктов и реагентов в реакции.

В данном случае, Q будет равно отношению концентрации продуктов к концентрации реагентов в реакции окисления алюминия.

После вычисления значения ЭДС элемента, мы можем предоставить ответ на ваш вопрос.

Примечание: Для точного вычисления ЭДС элемента, необходимо знать стандартный потенциал алюминия (E°). Предоставленное значение 1.66 Вольт является примером и может быть изменено в зависимости от реального значения стандартного потенциала алюминия.

Пожалуйста, уточните, если у вас есть какие-либо дополнительные вопросы.