Как рассчитать ЭДС гальванического элемента, состоящего из электродов:

1. Cr | CrCl3 (0,1M); H2 | 2H+ (рН=3)
2. Sn | Sn(NO3)2 (0,01M); Sn | Sn(NO3)2 (0,1M)

Также, как составить схемы гальванических элементов и описать процессы, протекающие на катоде и аноде?

Химия 11 класс Гальванические элементы и электрохимия ЭДС гальванического элемента расчет ЭДС гальванические элементы электродные процессы катод анод схемы гальванических элементов Cr CrCl3 H2 2H+ Sn Sn(NO3)2 Новый

Для расчета ЭДС гальванического элемента, состоящего из указанных электродов, необходимо использовать уравнение Нернста. Это уравнение позволяет определить потенциал электрода в зависимости от концентрации ионы в растворе. Давайте поэтапно разберем, как это сделать.

Шаг 1: Определение полярности электродов

Сначала нужно выяснить, какие из данных электродов будут катодом, а какие анодом. Обычно анодом является электрод, на котором происходит окисление, а катодом - восстановление.

• Для Cr | CrCl3: реакция окисления: Cr → Cr³⁺ + 3e^-
• Для H2 | 2H+: реакция восстановления: 2H⁺ + 2e^- → H2
• Для Sn | Sn(NO3)2: реакция окисления: Sn → Sn²⁺ + 2e^-

Таким образом, в первом элементе катодом будет H2, а анодом - Cr. Во втором элементе катодом будет Sn, а анодом - Sn с более высокой концентрацией.

Шаг 2: Запись полуреакций и их потенциалов

Теперь запишем полуреакции для каждого из электродов, используя стандартные потенциалы:

• Cr | CrCl3: E⁰ = -0,74 В
• H2 | 2H+: E⁰ = 0 В
• Sn | Sn(NO3)2: E⁰ = -0,14 В

Шаг 3: Применение уравнения Нернста

Теперь применим уравнение Нернста для расчета потенциалов каждого из электродов:

• Для Cr: E = E⁰ - (RT/nF) * ln([Cr³⁺]/[Cr])
• Для H2: E = E⁰ + (RT/nF) * ln([H⁺]/[H2])
• Для Sn: E = E⁰ - (RT/nF) * ln([Sn²⁺]/[Sn])

Здесь R - универсальная газовая постоянная, T - температура в Кельвинах, n - количество электронов, участвующих в реакции, F - постоянная Фарадея.

Шаг 4: Подстановка значений

Для пущей ясности подставим известные значения. Например, для первого элемента:

• [Cr³⁺] = 0,1 M
• [H⁺] = 10^-3 M (из рН = 3)

Теперь можно рассчитать потенциалы и затем ЭДС гальванического элемента, используя формулу:

ЭДС = E_катод - E_анод

Шаг 5: Составление схемы гальванического элемента

Схема гальванического элемента будет выглядеть следующим образом:

• Cr | CrCl3 (0,1M) || H2 | 2H⁺ (рН=3)

Где "||" обозначает разделение между двумя полупереправками.

Шаг 6: Описание процессов на катоде и аноде

На катоде (H2) происходит восстановление:

• 2H⁺ + 2e^- → H2

На аноде (Cr) происходит окисление:

• Cr → Cr³⁺ + 3e^-

Таким образом, мы рассмотрели, как рассчитать ЭДС гальванического элемента, составить его схему и описать процессы, происходящие на катоде и аноде.