Примеры решения задач (стр. 4 )

Решение. На электродах протекают процессы

Уравнения для электродных потенциалов таковы:

.

Разность электродных потенциалов можно представить двумя способами:

Правильной является вторая запись, так как ей соответствует условие:

Условная запись гальванического элемента, отвечающая этому уравнению, имеет следующий вид: . Уравнение химической реакции таково:

.

Пример 2. Приведите схемы гальванических элементов, в которых обратимо и изотермически можно проводить следующие реакции:

а)

б)

Решение. а) Реакцию синтеза воды можно проводить в гальваническом элементе, содержащем два газовых электрода: водородный и кислородный. На этих электродах протекают реакции:

(I);

Реакцию на кислородном электроде можно записать и таким образом:

(II).

Суммарная реакция в элементе может быть получена вычитанием из частного процесса (II) частной реакции (I):

_ (II)

(I)

Схема гальванического элемента такова:

б) Окислительно-восстановительную реакцию можно провести в гальваническом элементе, содержащем два сложных редоксиэлектрода:

Пример 3. Приведите схему гальванического элемента, в котором при температуре 1200 К можно провести реакцию

Решение. При температуре 1200 К в водной среде реакцию невозможно осуществить. Такая реакция поводится в гальваническом элементе, в котором в качестве электролита используется расплавленная соль, например хлорид серебра. Одним электродом гальванического элемента может служить инертный материал, погруженный в расплав и омываемый газообразным хлором. На этом электроде протекает реакция . Вторым электродом может служить серебряная проволока, погруженная в расплав. На втором электроде протекает реакция, уравнение которой:

Результирующая реакция представляет собой разность частных процессов:

_

ЭДС этой реакции определяется по уравнению

Условная запись гальванического элемента такова:

Пример 4. Проводимая в гальваническом элементе реакция

при 298 К характеризуется следующими данными:

Е=0,2109 В;

Вычислите стандартное изменение энергии Гиббса, энтальпии и энтропии.

Решение. Находим изменение энергии Гиббса:

(Дж).

Находим изменение энтропии:

Задачи

19. Покажите, как провести реакции типа:

в гальваническом элементе. Каким путем можно определить и этой реакции?

20. ЭДС гальванического элемента, в котором проводится при 298 К реакция

равна -0,455 В, а изменение энтропии равно 75 . Определите, чему равен тепловой эффект этой реакции, если она проводится необратимо?

21. Рассчитайте потенциал медного электрода, представляющего собой медную проволоку, погруженную в 0,1 н. раствор сульфата меди. Средний коэффициент активности сульфата меди при указанной концентрации равен 0,15 (Т=298 К).

22. Какова активность ионов цинка в растворе сульфата цинка, если при 298 К потенциал электрода равен -0,822 В?

23. Определите активность кадмия в амальгаме, если потенциал электрода при активности ионов кадмия, равной 0,01, составляет -0,433 В (Т=298 К).

24. Для измерения рН было предложено использовать электрод, на котором протекает реакция, согласно уравнению

при условии, что активности ионов и одинаковы.

Найдите зависимость между электродным потенциалом и рН при .

25. Рассчитайте растворимость хлорида серебра в воде при 323 К, если при этой температуре ЭДС гальванического элемента

Ag AgCl Ag

насыщ. 0,05 т

раствор

равна 0,199 В, а коэффициент активности иона (!) в 0,05 т растворе нитрата серебра при 323 К равен 0,9.

26. ЭДС цепи, составленной из насыщенного каломельного электрода (слева) и хингидронного в исследуемом растворе, равна 0,274 В при 298 К. Определите рН исследуемого раствора. Диффузионным потенциалом пренебречь. Значения потенциалов насыщенного каломельного и стандартного хингидронного электродов взять из справочника.

27. ЭДС элемента при298 К равна 0,675 В, а температурный коэффициент ЭДС этого элемента равен В/град. Напишите уравнение реакции, протекающей в этом элементе и вычислите и для этой реакции при 298 К.

28. Рассчитайте стандартный электродный потенциал полуэлемента Ag|AgI тв, KI при 286 К, если при этой температуре произведение растворимости иодида серебра , а стандартный электродный потенциал серебряного электрода 0,944 В.

29. Пользуясь справочными данными, рассчитайте при 298 К ЭДС следующего элемента:

= 1атм раствор раствор = 1 атм

0,01 моль/л 0,1 моль/л

30. Рассчитайте при 298 К ЭДС элемента:

HCl, AgCl (тв) Ag AgCl (тв), HCl