Номер 6, страница 127 - гдз по физике 8 класс учебник Пёрышкин

6. Каково устройство гальванического элемента?

6. Каково устройство гальванического элемента?

Гальванический элемент — это автономный химический источник электрического тока, в котором химическая энергия окислительно-восстановительной реакции преобразуется в электрическую. Классический гальванический элемент, например, элемент Даниэля-Якоби, состоит из следующих ключевых компонентов:

1. Два электрода. Это две пластины или стержня, изготовленные из разных металлов с различной химической активностью (например, цинковая и медная пластины). Электрод, на котором происходит реакция окисления, называется анодом. Электрод, на котором происходит реакция восстановления, называется катодом.

2. Электролиты. Каждый электрод погружен в раствор, содержащий ионы, как правило, в раствор соли того же металла, из которого сделан электрод. Например, цинковый электрод находится в растворе сульфата цинка ($ZnSO_4$), а медный — в растворе сульфата меди(II) ($CuSO_4$). Совокупность электрода и электролита, в который он погружен, называется полуэлементом.

3. Солевой мостик или пористая перегородка. Это элемент, соединяющий два раствора электролитов. Его задача — обеспечить ионную проводимость между двумя полуэлементами для поддержания их электронейтральности в процессе работы, но при этом предотвратить их прямое смешивание. Обычно солевой мостик представляет собой U-образную трубку, заполненную гелем с концентрированным раствором инертной соли (например, $KNO_3$ или $KCl$).

4. Внешняя цепь. Это проводник (например, металлический провод), который соединяет анод и катод. По внешней цепи происходит направленное движение электронов от анода к катоду, что и представляет собой электрический ток.

Вся конструкция в сборе позволяет протекать самопроизвольной окислительно-восстановительной реакции, разделенной в пространстве, что и приводит к генерации электрического тока.

Ответ: Гальванический элемент состоит из двух электродов, сделанных из разных металлов и погруженных в растворы своих солей (электролитов). Эти два полуэлемента соединены между собой солевым мостиком (или пористой перегородкой) для обеспечения движения ионов, а сами электроды соединены внешней цепью для движения электронов.

7. Что является положительным и отрицательным полюсом?

В гальваническом элементе полюса определяются процессами, которые происходят на электродах. Принято следующее обозначение:

Отрицательный полюс («-») — это анод. На нем происходит процесс окисления. Атомы более активного металла отдают электроны и переходят в раствор в виде положительных ионов. В результате на этом электроде накапливается избыточный отрицательный заряд (избыток электронов). Именно с этого полюса электроны начинают свое движение по внешней цепи. Для элемента Даниэля-Якоби (медно-цинкового) анодом является цинковый электрод:

$Zn^0 - 2e^- \rightarrow Zn^{2+}$

Положительный полюс («+») — это катод. На нем происходит процесс восстановления. Электроны, пришедшие по внешней цепи от анода, соединяются с положительными ионами металла из раствора электролита, восстанавливая их до нейтральных атомов. В результате на этом электроде возникает недостаток электронов, и он приобретает положительный заряд. Для элемента Даниэля-Якоби катодом является медный электрод:

$Cu^{2+} + 2e^- \rightarrow Cu^0$

Таким образом, электрод из более активного металла является отрицательным полюсом (анодом), а электрод из менее активного металла — положительным полюсом (катодом).

Ответ: Отрицательным полюсом (анодом) является электрод, на котором происходит окисление (в примере — цинк). Положительным полюсом (катодом) является электрод, на котором происходит восстановление (в примере — медь).