Решение типовой задачи

Гальванический элемент состоит из медного и цинкового электродов. Приведите выражение для расчета ЭДС такого элемента с учетом концентрации ионов Сu²⁺ и Zn²⁺. Рассчитайте концентрацию ионов Cu²⁺ в гальваническом элементе, величина ЭДС которого равна 1,04 В, а концентрация ионов Zn²⁺ равна 0,1 моль/л (10^-1 моль/л).

Решение. ЭДС элемента равна разности электродных потенциалов: Е= - .

Схема записи элемента:

Cu⁰ | Cu²⁺ || Zn²⁺ | Zn⁰

На электродах протекают процессы:

Cu²⁺+2 =Cu⁰, Zn - 2 =Zn²⁺

катод анод

Уравнения электродных потенциалов:

+0,059 lgC_Cu²⁺, +0,059 lgC_Zn²⁺.

Итак, ЭДС=φ_Сu - φ_Zn = φ_Cu + 0,059lgC_Cu-φ_Zn-0,059lgC_{Z n}= φ⁰_Cu- φ⁰_Zn + +0,059(lgC_Cu-lgC_Zn).

Величины φ⁰_Cu и φ⁰_Zn табличны, они равны, соответственно, +0,34 В и -0,76 В, так что ЭДС = + 0,34-(-0,76) + 0,059 (lgC_Cu - lgC_Zn),

ЭДС = 1,1 + 0,059 (lgC_Cu - lgC_Zn).

Выполнена первая часть задачи.|

Найдем теперь значение С_Cu; из уравнения для ЭДС имеем:

lgC_Cu= + lgC_Zn

Подставим данные в задаче величины ЭДС и С_Zn.

lgC_Cu = + lg10^-1 = - 1.

Так как 0,06 0,059, значит, lgC_Cu=-1-1=-2. Следовательно, C_Cu=10^-2 моль/л = 0,01 моль/л.

Задачи для контрольной работы

102–105. Приведите вывод связи величины рН раствора водородного электрода с ЭДС гальванического элемента каломельно-водородной цепи. Рассчитайте рН по данным таблицы.

№ задачи	Гальванический элемент	ЭДС	рН стан- дартного электрода
102	Pt|хг, Н+||KCl|| Hg2Cl2|Hg	0,337	-
103	Pt|хг, Н+ст||KCl|| H+x,хг|Pt	0,260	2,04
104	Hg|Hg2Cl2, KCl||KCl||H+|(H2)Pt	0,434	-
105	Pt|хг, Н+||KCl||Hg2Cl2,KCl|Hg	0,245	-

10.Поверхностные явления

Вопросы для самопроверки

1. Дайте определение понятиям: сорбция, адсорбция, хемосорбция, десорбция.

2. Почему различно энергетическое состояние частиц, составляющих конденсированную (твердую или жидкую) фазу, на границе раздела фаз и внутри?

3. Что такое поверхностное натяжение? Как его можно измерить?

4. Какие факторы влияют на свободную энергию поверхности?

5. Какие виды адсорбции вы знаете? Какие из них наблюдаются в системе почва – почвенный раствор-атмосфера?

6. Какие вещества называют поверхностно-активными (ПАВ)? Каковы характерные особенности в строении их молекул? Где применяются ПАВ в сельском хозяйстве?

7. Строение адсорбционных слоев поверхностно-активных веществ па границе раздела газ – водный раствор.

8. Что такое смачиваемость? Как ее можно охарактеризовать количественно?

9. Какие поверхности называются гидрофильными? гидрофобными?

10. Какие факторы влияют на смачиваемость? Как увеличить смачиваемость водой гидрофобной поверхности?

11. Исходя из каких положений выводится уравнение адсорбции на границе твердое тело – газ по Ленгмюру?

12. Приведите график, отвечающий изотерме адсорбции по Ленгмюру. Каким уравнением она описывается?

12. Объясните смысл констант уравнения Гиббса.

12. В чем сущность хроматографического метода анализа?

13. Что такое капиллярная конденсация?

14. Применим ли принцип Ле-Шателье к явлениям адсорбции?

15. Что такое удельная адсорбция, от каких факторов она зависит? Как влияет увеличение температуры на величину удельной адсорбции?

18. Что такое теплота смачивания? Как связана адсорбционная активность поглотителя с теплотой смачивания?

19. Объясните, в каких случаях при адсорбции электролита нарушается электронейтральность поверхности твердой фазы.

20. Что такое обменная адсорбция? Рассмотрите механизм обменной адсорбции на почвенном поглощающем комплексе. Проанализируйте уравнение Никольского.

21. В чем сущность действия катионитов, анионитов?