Question

Вычислите ЭДС гальванического элемента, образованного Zn электродом, погруженным в 0,1 М раствор Zn(NO3)2 и Си электродом, погруженным в 1 М раствор Cu(NO3)2. Дайте схематическую запись этого элемента и напишите электронные уравнения процессов, протекающих на аноде и катоде. Химия

Answer 1

Дано:

[Zn²⁺] = Cm(Zn(NO₃)₂) = 0,1 М

[Cu²⁺] = Cm(Cu(NO₃)₂)= 1 М

---------------------------------------------------

Найти:

ЭДС - ?

Решение:

1) Для нахождения ЭДС гальванического элемента рассчитывается п формуле:

ЭДС = E(катод) - E(анод)

2) Далее концентраций ионов находим в табличном значений про стандартных электродных потенциалов и потом определим какой катод и анод:

E°(Zn²⁺/Zn) = -0,763 В                   E°(Cu²⁺/Cu) = 0,34 В

Следовательно: Cu - Катод, а Zn - Анод

3) Теперь делаем схематических записей этих элементов:

(К⁺) Cu²⁺ + 2ē → Cu⁰   | 1 |     | 2 | - окислитель - восстановление

                                    |    | 2 |    |

(А⁻) Zn⁰ - 2ē → Zn²⁺    | 2 |     | 1 | - восстановитель - окисление

----------------------------------------------------------------------------------------

Zn + Cu²⁺ → Zn²⁺ + Cu⁰ - Токообразующая реакция

Следовательно:

Zn + Cu(NO₃)₂ → Zn(NO₃)₂ + Cu

Схема элемента:

(А⁻) : Zn | Zn²⁺ (0,1 М) || Cu²⁺ (1 М) | Cu : (К⁺)

(А⁻) : Zn | Zn(NO₃)₂ (0,1 М) || Cu(NO₃)₂ (1 М) | Cu : (К⁺)

4) Далее мы их находим электродные потенциалы по уравнению Нернста:

$E(\frac{Zn^{2+}}{Zn}) = E^{\circ}(\frac{Zn^{2+}}{Zn}) + \frac{0,059}{n}*lg[Zn^{2+}]$

E(Zn²⁺/Zn) = -0,763 В + 0,059/2 × lg(0,1) = -0,763 В + 0,0295 × (-1) = -0,763 В - 0,0295 = -0,7925 В ≈ 0,79 В

$E(\frac{Cu^{2+}}{Cu}) = E^{\circ}(\frac{Cu^{2+}}{Cu}) + \frac{0,059}{n}*lg[Cu^{2+}]$

Так как у [Cu²⁺] = 1 М, значит:

E(Cu²⁺/Cu) =  E°(Cu²⁺/Cu) = 0,34 В

5) В результате полученных мы получаем что Е(Cu²⁺/Cu) > Е (Zn²⁺/Zn), т.е. катод - Cu , а анод - Zn.

6) Теперь находим ЭДС гальванического элемента:

ЭДС = E(катод) - E(анод) = E(Cu²⁺/Cu) - E(Zn²⁺/Zn) = 0,34 В - (-0,79 В) = 0,34 В + 0,79 В = 1,13 В

Ответ: ЭДС = 1,13 В

Решено от : $DK954$

Answer 2

Для определения ЭДС гальванического элемента сначала определим стандартные потенциалы полуреакций в каждом из электродов. Стандартные потенциалы можно найти в таблице стандартных электродных потенциалов (также известной как таблица Электродных Рядов).

Полуреакции на аноде (окисление) и катоде (восстановление) выглядят следующим образом:

1. Анод (Zn): \[ Zn(s) \rightarrow Zn^{2+}(aq) + 2e^- \]

2. Катод (Cu): \[ Cu^{2+}(aq) + 2e^- \rightarrow Cu(s) \]

Теперь найдем стандартные потенциалы для каждой из этих полуреакций. Пусть \( E^\circ \) обозначает стандартный электродный потенциал.

Стандартные потенциалы: - \( E^\circ_{\text{анод}} \) (Zn): найден в таблице. - \( E^\circ_{\text{катод}} \) (Cu): найден в таблице.

ЭДС гальванического элемента (без учета концентрации) рассчитывается по формуле: \[ E_{\text{элемента}} = E^\circ_{\text{катод}} - E^\circ_{\text{анод}} \]

Схематическая запись гальванического элемента: \[ \text{Zn} | \text{Zn}^{2+} (0.1 \, M) \, || \, \text{Cu}^{2+} (1 \, M) | \text{Cu} \]

Теперь напишем уравнения для анодной и катодной полуреакций:

Анод: \[ \text{Zn}(s) \rightarrow \text{Zn}^{2+}(aq) + 2e^- \]

Катод: \[ \text{Cu}^{2+}(aq) + 2e^- \rightarrow \text{Cu}(s) \]

Таким образом, вычислив стандартные потенциалы и используя формулу для ЭДС гальванического элемента, вы сможете определить ЭДС данной системы.