Номер 1, страница 234 - гдз по химии 11 класс учебник Габриелян, Остроумов

Глава 6. Окислительно-восстановительные процессы. Параграф 32. Химические источники тока - номер 1, страница 234.

Условие.

1. Что представляет собой гальванический элемент? Как возникает потенциал электрода гальванического элемента?

Решение.

Решение 2.

1. Что представляет собой гальванический элемент? Как возникает потенциал электрода гальванического элемента?

Гальванический элемент — это химический источник электрического тока, то есть устройство, в котором энергия самопроизвольно протекающей окислительно-восстановительной реакции (ОВР) преобразуется в электрическую энергию. Классический гальванический элемент состоит из двух электродов, изготовленных из разных металлов (или металла и неметаллического проводника), каждый из которых погружен в раствор электролита. Эти два полуэлемента соединены солевым мостиком или разделены пористой перегородкой для обеспечения ионной проводимости между ними. Электроды соединяются друг с другом через внешнюю электрическую цепь. Электрод, на котором происходит окисление, называется анодом (отрицательный полюс), а электрод, на котором происходит восстановление, — катодом (положительный полюс).

Потенциал электрода возникает на границе раздела фаз «металл–раствор электролита». Когда металлическая пластина погружается в раствор, содержащий ионы этого же металла, одновременно начинают протекать два противоположных процесса. С одной стороны, происходит окисление: атомы металла с поверхности электрода теряют электроны и переходят в раствор в виде положительно заряженных ионов (катионов), оставляя избыточные электроны на электроде и заряжая его отрицательно. Этот процесс описывается уравнением: $Me \rightarrow Me^{n+} + n e^-$. С другой стороны, происходит восстановление: катионы металла из раствора сталкиваются с поверхностью электрода, присоединяют электроны и осаждаются на нем в виде нейтральных атомов, что уменьшает отрицательный заряд электрода (или заряжает его положительно): $Me^{n+} + n e^- \rightarrow Me$.

В зависимости от химической активности металла и концентрации его ионов в растворе, скорость одного из этих процессов будет преобладать до тех пор, пока не установится динамическое равновесие. В результате на границе раздела фаз образуется так называемый двойной электрический слой (ДЭС). Он состоит из слоя электрического заряда на поверхности металла и слоя ионов противоположного знака (противоионов) в приэлектродном слое раствора. Скачок (разность) потенциалов, возникающий в этом двойном слое, и называется электродным потенциалом. Его величина и знак зависят от природы металла, температуры и концентрации ионов в растворе. Разность электродных потенциалов катода и анода создает электродвижущую силу (ЭДС) гальванического элемента, которая и вызывает направленное движение электронов во внешней цепи.

Ответ: Гальванический элемент — это устройство, преобразующее химическую энергию окислительно-восстановительной реакции в электрическую. Он состоит из двух электродов (анода и катода), погруженных в электролит. Потенциал электрода возникает на границе раздела «металл–раствор» из-за установления равновесия между процессами окисления атомов металла и восстановления его ионов из раствора. Это приводит к образованию двойного электрического слоя и возникновению разности потенциалов.