Составить схему работы гальванического элемента. Написать электронные ур. катодного и анодного процессов. Расчитать ЭДС

[Mg(2+)] = 0,0001M
[Ni(2+)] = 0,01M
В гальваническом элементе анодом становится металл, обладающего меньшим значением электродного потенциала, а катодом – металл с большим значением электродного потенциала.
E°(Ni(2+)/Ni) = – 0,234 B
Eº(Mg(2+)/Mg) = – 2,362 B
E°(Ni(2+)/Ni) > Eº(Mg(2+)/Mg)
Значит, никелевый электрод в гальваническом элементе будет катодом, а магниевый электрод – анодом.
Схема гальванического элемента
A(-) Mg | Mg(2+) (0,0001M) || Ni(2+) (0,01M) | Ni K(+)
На аноде протекает процесс окисления, а на катоде – процесс восстановления.
Процессы окисления-восстановления на электродах.
Анод (-) Mg(0) – 2е = Mg(2+) | 1 – окисление на аноде
Катод (+) Ni(2+) + 2e = Ni(0) | 1 – восстановление на катоде
Суммируя реакции на аноде и катоде, получаем уравнение токообразующей реакции, которое в ионном виде, выражает происходящую в элементе реакцию.
Mg + Ni(2+) → Mg(2+) + Ni↓
ЭДС гальванического элемента можно посчитать двумя способами.
Первый способ
Электродные потенциалы анода и катода по уравнению Нернста при 298°K.
Е(катода) = Е(Ni(2+)/Ni) = Еº(Ni(2+)/Ni) + (0,059/2)*lg[Ni(2+)] = – 0,234 + 0,0295*lg0,01 = – 0,234 + 0,0295*(–2) = – 0,293 B
Е(анода) = Е(Mg(2+)/Mg) = Еº(Mg(2+)/Mg) + (0,059/2)*lg[Mg(2+)] = – 2,362 + 0,0295*lg0,0001 = – 2,362 + 0,0295*(–4) = – 2,48 B
ЭДС гальванического элемента
Е = Е(катода) – Е(анода) = – 0,293 − (− 2,48) = 2,187 В
Второй способ
Поскольку катионы Ni(2+) и Mg(2+) являются двухзарядными ионами, то ЭДС гальванического элемента по уравнению Нернста при 298ºК.
Е = Е(катода) – Е(анода) = Еº(Ni(2+)/Ni) – Еº(Mg(2+)/Mg) + (0,059/2)*lg([Ni(2+)]/[Mg(2+)]) = Еº(Ni(2+)/Ni) – Еº(Mg(2+)/Mg) + (0,059/2)*lg(0,01/0,0001) = Еº(Ni(2+)/Ni) – Еº(Mg(2+)/Mg) + 0,0295*2 = – 0,234 – (– 2,362) + 0,059 = 2,187 В