Номер 6, страница 234 - гдз по химии 11 класс учебник Габриелян, Остроумов

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

Условие.

6. Используя данные таблицы 21, рассчитайте разницу потенциалов гальванического элемента, составленного из стандартных электродов:

а) цинкового и серебряного;

б) железного и медного;

в) никелевого и водородного.

Решение.

Решение 2.

а) цинкового и серебряного

Дано:

Для решения задачи воспользуемся табличными значениями стандартных электродных потенциалов (указаны для стандартных условий: 298 К (25 °C), 1 атм, концентрация ионов 1 моль/л).

Стандартный электродный потенциал цинкового электрода $E°(Zn^{2+}/Zn) = -0.76$ В.

Стандартный электродный потенциал серебряного электрода $E°(Ag^{+}/Ag) = +0.80$ В.

Найти:

Разницу потенциалов гальванического элемента $ΔE°$.

Решение:

Разница потенциалов (электродвижущая сила, ЭДС) гальванического элемента рассчитывается как разность стандартных электродных потенциалов катода (окислителя) и анода (восстановителя):

$ΔE° = E°_{катода} - E°_{анода}$

Катодом в гальваническом элементе является электрод с большим (более положительным) значением стандартного электродного потенциала, а анодом — с меньшим (более отрицательным).

Сравниваем потенциалы: $E°(Ag^{+}/Ag) > E°(Zn^{2+}/Zn)$, так как $+0.80$ В > $-0.76$ В. Следовательно, серебряный электрод будет катодом, а цинковый — анодом.

На катоде (Ag) происходит процесс восстановления: $Ag^{+} + e^{-} → Ag^{0}$

На аноде (Zn) происходит процесс окисления: $Zn^{0} - 2e^{-} → Zn^{2+}$

Рассчитаем разницу потенциалов:

$ΔE° = E°(Ag^{+}/Ag) - E°(Zn^{2+}/Zn) = 0.80 \ В - (-0.76 \ В) = 0.80 \ В + 0.76 \ В = 1.56$ В.

Ответ: $1.56$ В.

б) железного и медного

Дано:

Стандартный электродный потенциал железного электрода $E°(Fe^{2+}/Fe) = -0.44$ В.

Стандартный электродный потенциал медного электрода $E°(Cu^{2+}/Cu) = +0.34$ В.

Найти:

Разницу потенциалов гальванического элемента $ΔE°$.

Решение:

Разница потенциалов рассчитывается по формуле: $ΔE° = E°_{катода} - E°_{анода}$.

Сравниваем потенциалы: $E°(Cu^{2+}/Cu) > E°(Fe^{2+}/Fe)$, так как $+0.34$ В > $-0.44$ В. Следовательно, медный электрод будет катодом, а железный — анодом.

На катоде (Cu) происходит процесс восстановления: $Cu^{2+} + 2e^{-} → Cu^{0}$

На аноде (Fe) происходит процесс окисления: $Fe^{0} - 2e^{-} → Fe^{2+}$

Рассчитаем разницу потенциалов:

$ΔE° = E°(Cu^{2+}/Cu) - E°(Fe^{2+}/Fe) = 0.34 \ В - (-0.44 \ В) = 0.34 \ В + 0.44 \ В = 0.78$ В.

Ответ: $0.78$ В.

в) никелевого и водородного

Дано:

Стандартный электродный потенциал никелевого электрода $E°(Ni^{2+}/Ni) = -0.25$ В.

Стандартный электродный потенциал водородного электрода $E°(2H^{+}/H_2)$ принят за ноль: $0.00$ В.

Найти:

Разницу потенциалов гальванического элемента $ΔE°$.

Решение:

Разница потенциалов рассчитывается по формуле: $ΔE° = E°_{катода} - E°_{анода}$.

Сравниваем потенциалы: $E°(2H^{+}/H_2) > E°(Ni^{2+}/Ni)$, так как $0.00$ В > $-0.25$ В. Следовательно, стандартный водородный электрод будет катодом, а никелевый — анодом.

На катоде (H) происходит процесс восстановления: $2H^{+} + 2e^{-} → H_2^{0}$

На аноде (Ni) происходит процесс окисления: $Ni^{0} - 2e^{-} → Ni^{2+}$

Рассчитаем разницу потенциалов:

$ΔE° = E°(2H^{+}/H_2) - E°(Ni^{2+}/Ni) = 0.00 \ В - (-0.25 \ В) = 0.25$ В.

Ответ: $0.25$ В.