Автор Зигзаг задал вопрос в разделе Естественные науки
Какие процессы протекают на электродах в гальваническом элементе: Cu / CuCl2 0.1H и CuCl2/Cu 0.01H расчитать дельта E и получил лучший ответ
Ответ от Просто Я[гуру]
Сн1(CuCl2) = 0,1 н
Сн2(CuCl2) = 0,01 н
Еº(Cu(2+)/Cu) = 0,338 B
Имеем так называемый концентрационный элемент.
Концентрационным гальваническим элементом называется гальванический элемент, составленный из одинаковых электродов, погруженных в раствор одного и того же электролита, концентрации которого различны.
Процессы, протекающие на электродах концентрационного гальванического элемента.
Катод (+) Cu(2+) + 2e = Cu | 1 – восстановление
Анод (–) Cu – 2e = Cu(2+) | 1 – окисление
Посчитаем молярные концентрации растворов электролитов.
Эквивалентное число хлорида меди (II) CuCl2
z(CuCl2) = z(Cu)*x(Cu) = 2*1 = 2
z(Cu) = 2 – валентность меди в CuCl2
x(Cu) = 1 – число атомов меди в CuCl2
Молярные концентрации электролитов
См1(CuCl2) = Сн1(CuCl2)*z(CuCl2) = 0,1*2 = 0,2 моль/л = 0,2 М
См2(CuCl2) = Сн2(CuCl2)*z(CuCl2) = 0,01*2 = 0,02 моь/л = 0,02 М
Будем считать, что хлорид меди (II) CuCl2 в растворах электролитов продиссоциировал полностью. Поскольку мы имеем концентрационный элемент, то у катода молярная концентрация ионов меди Cu(2+) будет выше, чем у анода.
[Cu(2+)]к = 0,2 М – молярная концентрация у катода
[Cu(2+)]а = 0,02 М – молярная концентрация у анода
Кроме того, поскольку в схеме гальванического элемента анод записывается слева, а катод справа, то приведенная в условии схема гальванического элемента записана неверно.
Схема концентрационного гальванического элемента КАКОЙ ОНА ДОЛЖНА БЫТЬ.
A(-) Cu | CuCl2 (0,01H) || CuCl2 (0,1H) | Cu K(+)
ЭДС концентрационного гальванического элемента, можно рассчитать двумя способами.
Первый способ
Электродные потенциалы анода и катода по уравнению Нернста при 298ºК
Е (катода) = Еº(Cu(2+)/Cu) + (0,059/2)*lg[Cu(2+)]к = 0,338 + (0,059/2)*lg0,2 = 0,338 + 0,0295*(– 0,7) = 0,3174 В
E(анода) = Еº(Cu(2+)/Cu) + (0,059/2)*lg[Cu(2+)]а = 0,338 + (0,059/2)*lg0,02 = 0,338 + 0,0295*(– 1,7) = 0,2879 В
ЭДС гальванического элемента
Е = Е (катода) – Е (анода) = 0,3174 – 0,2879 = 0,0295 В
Второй способ – рациональный
ЭДС концентрационного гальванического элемента рассчитывается также с помощью уравнения Нернста при 298ºК.
Е = Е (катода) – Е (анода) = (0,059/2)*lg([Cu(2+)]к/[Cu(2+)]а) = 0,0295*lg(0,2/0,02) = 0,0295*lg10 = 0,0295 В
Последняя формула объясняет, почему молярная концентрация ионов меди Cu(2+) у катода должна быть выше, чем у анода. В противном случае ЭДС гальванического элемента была бы отрицательна.
Изменение энергии Гиббса.
ΔG = − z*F*Е = − 2*96500*0,0295 = − 5693,5 Дж
z = 2 – число электронов, принявших участие в окислительно-восстановительной реакции.
F = 96500 Кл/моль – постоянная Фарадея
Е = 0,0295 В – ЭДС гальванического элемента