Расчёт э.Д.С.

Количественной характеристикой окислительно-восстановительной способности является окислительно-восстановительный потенциал или стандартный электродный потенциал (φ˚ или Е˚В).

Чем больше значение φ˚, тем сильнее выражены окислительные свойства.

Чем меньше значение φ˚, тем сильнее выражены восстановительные свойства.

Э.Д.С. = φ˚_ок-ля - φ˚_в-ля

1. О.В.Р. возможна, если Э.Д.С. > 0.

2. Если Э.Д.С. < 0, то прямая реакция невозможна.

3. Если Э.Д.С. = 0, то в системе – химическое равновесие.

Возможна ли реакция: Mg + ZnSO₄ → Zn + MgSO₄?

_{0 +2 0 +2}

Mg + ZnSO₄ → Zn + MgSO₄

в-ль ок-ль

φ˚Zn⁺²/Zn⁰ = - 0,76 В

φ˚Mg⁺²/Mg⁰ = - 2,37 В

Э.Д.С. = - 0,76 – (- 2,37) = 1,6 В.

Т.к. Э.Д.С. > 0, то реакция возможна.

Тема 11. Гальванические элементы (г.Э.) химические источники тока (х.И.Т.)

Г.Э. – устройство, состоящее из двух полуэлементов, в котором химическая энергия превращается в электрическую.

Полуэлемент – система, состоящая из металлической пластинки, опущенной в раствор собственной соли.

Цинковый и медный полуэлементы.

До замыкания цепи.

+ +

+ +

+ +

+ +

Zn²⁺ + SO₄^2-

Zn

+ +

+ +

+ +

+ +

Zn²⁺ + SO₄^2-

Cu

+ +

+ +

+ +

+ +

Cu²⁺ + SO₄^2-

Zn/ZnSO₄ Cu/CuSO₄

Zn⁰ - 2ē ↔ Zn²⁺ (1) Cu⁰ - 2ē ↔ Cu²⁺ (2)

В обоих полуэлементах образуются электродные потенциалы, однако на цинке будет больший избыток электронов, т.к. он более активный металл, поэтому равновесие (1) в большей степени смещено вправо, чем равновесие (2).

Для замыкания цепи необходимы:

Проводник первого рода – металлическая проволока (для движения электронов по внешней цепи)

Проводник второго рода – стеклянная трубка, заполненная агар-агаром и KCl (электролитический мостик, по которому движутся анионы).

П осле замыкания цепи.

ē

+

Zn²⁺

Zn (A) Cu (K)

Zn²⁺ + SO₄^2-

SO₄^2-

ē

_

1. Zn/ ZnSO₄// CuSO₄/ Cu (K)

Равновесие (1) и (2) нарушатся:

(1) (А) Zn⁰ - 2ē ↔ Zn²⁺ (K) Cu²⁺ + 2ē ↔ Cu⁰

Выводы:

1. А нод – электрод, на котором проис– Катод – электрод, на котором происхо -

ходит процесс окисления: дит процесс восстановления:

Активный металл (φ<); Неактивный металл (φ>);

З аряд , т.к. ионы Меⁿ⁺ из металли – Заряд , т.к. ионы Меⁿ⁺ переходят на

ческой решётки переходят в раствор; электрод из неактивного металла

Процесс – Ме⁰ – nē → Meⁿ⁺ - Процесс - Меⁿ⁺ + nē → Ме⁰ –

избыток (ē) на (А). за счёт ē, которые перешли с анода.

●

● ●

●

2. Р асчёт ЭДС (Г.Э.)

ЭДС (электродвижущая сила) – разность потенциалов.

ЭДС = φ_(К) – φ_(А)

ЭДС = φ⁰_Сu²⁺_/Cu⁰ – φ⁰_Zn²⁺_/Zn⁰ (н.у.) = 0,34 – (- 0,76) = 1,1 В.

Для произвольных условий по уравнению Нернста.

ЭДС = (φ⁰_Сu²⁺_/Cu⁰ + ^2,31·R·Tlg[Cu²⁺]) – (φ⁰_Zn²⁺_/Zn⁰ + ^2,31·R·Tlg[Zn²⁺])

n·F n·F

ЭДС = (φ⁰_Сu²⁺_/Cu⁰ + 0,059/2·lg[Cu²⁺]) – (φ⁰_Zn²⁺_/Zn⁰ + 0,059/2·lg[Zn²⁺])

3. Г.Э. работает до тех пор, пока не выравняются потенциалы электродов (пока идут обе реакции).