Необходимо решить такую задачу, сам честно даже не знаю с чего начать, если кто нибудь что нибудь знает пожалуйста не пожалейте времени, Вы последняя надежда.
Имеется гальванический элемент, в котором протекает реакция Ni+Cu=Cu+Ni. Составьте схему такого элемента, уравнения электродных процессов и определите, как изменяется величина ЭДС при: а) увеличении концентрации ионов Cu; б) увеличении концентрации ионов Ni?
В гальваническом элементе протекает реакция Ni + Cu(2+) = Cu + Ni(2+)
Согласно данной реакции никель в гальваническом элементе окисляется, а ионы меди Cu(2+) восстанавливаются. Значит, никелевый электрод является анодом, а медный – катодом.
В гальваническом элементе анодом становится металл, обладающего меньшим значением электродного потенциала, а катодом – металл с большим значением электродного потенциала. Поскольку медь в электрохимическом ряду напряжений стоит правее, чем никель, то медь имеет большее значение электродного потенциала восстановления, чем никель.
Eo(Cu(2+)/Cu) = + 0,338 B
Eo(Ni(2+)/Ni) = - 0,234 B
Eo(Cu(2+)/Cu) > Eo(Ni(2+)/Ni)
На аноде протекает процесс окисления металла, а на катоде – процесс восстановления металла.
Процессы окисления-восстановления на электродах.
Анод (-) Ni(0) - 2е → Ni(2+) │1 - процесс окисления на аноде
Катод (+) Cu(2+) + 2е → Cu(0) │1 - процесс восстановления на катоде
Суммируя реакции на аноде и катоде, получаем уравнение, которое в ионной форме, выражает происходящую в элементе реакцию.
Ni + Cu(2+) → Cu + Ni(2+)
Схема гальванического элемента
А (-) | Ni | Ni(2+) || Cu(2+) | Cu | К (+)
Стандартная ЭДС гальванического элемента.
ЭДСо = Ео (катода) – Ео (анода) = Eo(Cu(2+)/Cu) – Eo(Ni(2+)/Ni) = 0,338 – (– 0,234) = 0,572 В
Стандартная ЭДС гальванического элемента соответствует одномолярным растворам электролитов.
Если растворы электролитов отличны от одномолярных, то электродные потенциалы электродов рассчитываются по уравнению Нернста при 25 градусах Цельсия
Eк = Е (Cu(2+)/Cu) = Ео (Cu(2+)/Cu) + (0,059/2)*lg[Сu(2+)] = + 0,338 + 0,0295*lg[Сu(2+)]
Еа = Е (Ni(2+)/Ni) = Ео (Ni(2+)/Ni) + (0,059/2)*lg[Ni(2+)] = − 0,234 + 0,0295*lg[Ni(2+)]
Тогда ЭДС гальванического элемента
ЭДС = Е (катода) – Е (анода) = Eo(Cu(2+)/Cu) – Eo(Ni(2+)/Ni) + lg([Сu(2+)]/[Ni(2+)]) = 0,572 + lg([Сu(2+)]/[Ni(2+)])
Согласно последнему уравнению при увеличении концентрации ионов Сu(2+) ЭДС элемента будет увеличиваться, а при увеличении концентрации ионов Ni(2+) ЭДС элемента будет уменьшаться.
[Сu(2+)] – молярная концентрация ионов Сu(2+) в электролите
[Ni(2+)] – молярная концентрация ионов Ni(2+) в электролите
⇢