1. Среди веществ – хлорид железа (II), хлорид железа (III), метал- лическое железо сероводород, сульфит натрия, серная кислота – укажи- те восстановитель, окислитель и вещество с окислительно- восстановительной двойственностью.
2.. Определите стехиометрические коэффициенты в реакциях: Н2S + KMnO4 + H2SO4 = S + MnSO4 + K2SO4 + H2O
FeSO4 + K2Cr2O7 + H2SO4 = Fe2(SO4)3 + Cr2(SO4)3 + K2SO4 + H2O MnO2 + KClO3 + KOH = K2MnO4 + KCl + H2O
Укажите в них окислитель, восстановитель и среду.
3. Укажите уравнения реакций: межмолекулярной, внутримолеку- лярной и диспропорционирования; в уравнении реакции диспропорцио- нирования определите стехиометрические коэффициенты:
Cl2 + NaOH = NaCl + NaClO3 + H2O Cl2 + K2MnO4 = KCl + KMnO4 KClO3 = KCl + O2
Zn + HNO3 = Zn(NO3)2 + N2 + H2O
Работа 16. ГАЛЬВАНИЧЕСКИЕ ЭЛЕМЕНТЫ
Гальванический элемент – это химический источник электроэнер- гии, в котором энергия химической реакции преобразуется в электриче- скую энергию.
Гальванический элемент состоит из двух электродов – катода и анода, погруженных в растворы электролитов. Электролитами обычно являются соли тех металлов, из которых изготовлены электроды. Элек- трический контакт между растворами электролитов осуществляется с помощью пористой перегородки или электролитического «мостика», который изготовляется из U-образной стеклянной трубки, заполненной раствором электролита. Такой «мостик» проводит ток благодаря нали- чию ионов, но препятствует смешиванию электролитов.
Работа гальванического элемента основана на протекающей в нём окислительно-восстановительной реакции, причем процессы окисления и восстановления разделены, они протекают на разных электродах: окисление на аноде, а восстановление на катоде. Электроны движутся во внешней цепи от анода к катоду (от восстановителя к окислителю).
Главной характеристикой гальванического элемента является его электродвижущая сила (ЭДС). ЭДС – это разность потенциалов элек- тродов в состоянии, когда сила тока равна нулю, т.е. когда между элек- тродами и растворами солей устанавливается химическое равновесие:
ЭДС = ок – оа
Обычно для создания гальванического элемента берут два разных металла, расположенных далеко друг от друга в электрохимическом ря- ду активности металлов (ряду напряжений), чтобы получить наиболь- шую ЭДС.
Для примера рассмотрим магниево-серебряный гальванический элемент.
Найдем в ряду напряжений эти металлы и их стандартные элек- тродные потенциалы:
оAg/Ag+ = +0,80 В о Мg/Mg2+ = –2,36 В
Магний – более активный металл, он при работе гальванического элемента является анодом, то есть окисляется, а на серебряном электро- де происходит восстановление катионов серебра из раствора, то есть се- ребряный электрод является катодом:
Mg – 2e = Mg2+ Аg+ + e = Ag
Электрохимическая схема гальванического элемента и его токооб- разующая реакция в ионном виде записываются так:
(-)Mg | Mg2+ || Ag+ | Ag (+); Mg + 2Ag+ = Mg2+ + 2Ag
Уравнение токообразующей реакции в молекулярном виде показы- вает, что данный гальванический элемент производит электроэнергию за счёт окислительно-восстановительной реакции вытеснения менее ак- тивного металла более активным из раствора его соли:
Mg + 2AgNO3 = Mg(NO3)2 + 2Ag
Электродвижущая сила магниево-серебряного гальванического элемента при стандартных условиях рассчитывается по формуле:
к а
ЭДС = о – о = 0,80 – (–2,36) = 3,16 В
При работе гальванического элемента в нестандартных условиях вначале необходимо вычислить электродные потенциалы катода и ано- да по уравнению Нернста:
Me/ Men
o Me/ Men
2,3 R T lg[Men ],
n F
где
о
Ме/Me
n+ – стандартный электродный потенциал; Т – температура;
n – число электронов, переходящих от восстановителя к окислителю; [Me n+] – молярная концентрация катионов металла в растворе электро- лита; R – молярная газовая постоянная; F – постоянная (число) Фарадея. При стандартной температуре (298 К), но нестандартном значении концентрации катионов пользуются упрощенным вариантом этого
уравнения:
(Me) o (Me) 0,059lg[Me n ]
n
Достарыңызбен бөлісу: | 
