Вычислите ЭДС?

См(NiSO4) = 0,1 моль/л = 0,1 M
Cм(CuSO4) = 0,1 моль/л = 0,1 M
В гальваническом элементе анодом становится металл, обладающий меньшим значением электродного потенциала, а катодом – металл с большим значением электродного потенциала. Никель в электрохимическом ряду напряжений стоит правее, чем цинк, следовательно, никель имеет большее значение электродного потенциала восстановления, чем цинк.
E°(Ni(2+)/Ni) = – 0,234 B
Еº(Zn(2+)/Zn) = − 0,76 B
E°(Ni(2+)/Ni) > Еº(Zn(2+)/Zn)
Значит, в данном гальваническом элементе цинк будет анодом, а никель – катодом.
На аноде протекает процесс окисления металла, а на катоде – процесс восстановления металла.
Процессы окисления-восстановления на электродах.
Анод (-) Zn(0) – 2е → Zn(2+) │1 - процесс окисления на аноде
Катод (+) Ni(2+) + 2е → Ni(0) │1 - процесс восстановления на катоде
Суммируя реакции на аноде и катоде, получаем уравнение токообразующей реакции, которое в ионной форме, выражает происходящую в элементе реакцию.
Zn + Ni(2+) → Zn(2+) + Ni↓
В молекулярном виде
Zn + NiSO4 → ZnSO4 + Ni↓
Схема гальванического элемента
А(-) Zn | ZnSO4 (0,1 M) || NiSO4 (0,1 M) | Ni К(+)
Будем считать, что диссоциация электролитов была полной, тогда молярные концентрации ионов Zn(2+) и Ni(2+) в растворах электролитов.
[Zn(2+)] = См(ZnSO4) = 0,1 M
[Ni(2+)] = См(NiSO4) = 0,1 M
ЭДС гальванического элемента можно посчитать двумя способами.
Первый способ
Электродные потенциалы анода и катода по уравнению Нернста при 298°K.
Е(анода) = Е(Zn(2+)/Zn) = Еº(Zn(2+)/Zn) + (0,059/2)*lg[Zn(2+)] = – 0,76 + 0,0295*lg0,1 = – 0,76 + 0,0295*(–1) = – 0,7895 B
Е(катода) = Е(Ni(2+)/Ni) = Еº(Ni(2+)/Ni) + (0,059/2)*lg[Ni(2+)] = – 0,234 + 0,0295*lg0,1 = – 0,234 + 0,0295*(–1) = – 0,2635 B
ЭДС гальванического элемента.
ЭДС = Е(катода) – Е(анода) = E(Ni(2+)/Ni) – E(Zn (2+)/Zn) = – 0,2635 – (– 0,7895) = 0,526 В
Второй способ
Поскольку катионы Ni(2+) и Zn(2+) являются двухзарядными ионами, и их молярные концентрации в электролитах равны, то ЭДС гальванического элемента равна стандартной ЭДС гальванического элемента Ni – Zn. При вычислении ЭДС гальванического элемента также пользуемся уравнением Нернста при 298ºК.
Е = Е(катода) – Е(анода) = Еº(Ni(2+)/Ni) – Еº(Zn(2+)/Zn) + (0,059/2)*lg([Ni(2+)]/[Zn(2+)]) = Еº(Ni(2+)/Ni) – Еº(Zn(2+)/Zn) + (0,059/2)*lg(0,1/0,1) = Еº(Ni(2+)/Ni) – Еº(Zn(2+)/Zn) = – 0,234 – (− 0,76) = 0,526 В