Типовые задачи.

За дача 1. Составить схему гальванической цепи для измерения стандартного электродного потенциала никелевого электрода и рассчитать величину ЭДС указанного гальванического элемента.

Решение:

Стандартные параметры, при которых определяются величины стандартных электродных потенциалов:

Р = 101,325 кПа (1 атм.); Т = 298К(25⁰С); а _{катиона} = 1 мольˑдм^{– 3}

1) Схема стандартного никелевого электрода:

Ni/Ni²⁺; E⁰ (Ni/Ni²⁺) = – 0,25 B (см. Приложение 3.4.)

 

2) Схема стандартного водородного электрода:

(Pt)H₂/H⁺; E⁰ (Н⁺/½Н₂) = 0 B

P(H₂) = 1атм

а(Н⁺) = 1 моль/дм^{– 3}

 

3) Схема гальванической цепи:

Pt(H₂) │ H⁺ ║ Ni²⁺│Ni

p(H₂) = 1атм а(Н⁺) = 1моль/дм³

ЭДС = 0 – (– 0,25) = 0,25В

Ответ: ЭДС = 0,25В

 

Задача 2. Гальванический элемент состоит из стеклянного и насыщенного хлорсеребряного электродов. При 25⁰С ЭДС составляет 0,036 В. Рассчитать потенциал стеклянного электрода, если для данной концентрации ионов водорода потенциал насыщенного хлорсеребряного электрода выше потенциала стеклянного электрода.

 

Решение:

1) Запишем схему гальванической цепи:

Стеклянный электрод │ Н⁺ ║ AgCl │ Ag

KCl (нас)

 

2) Выразим ЭДС гальванического элемента и рассчитаем потенциал стеклянного электрода:

ЭДС = Е (х/с) – Е (ст.)

Е (ст.) = Е (х/с) – ЭДС

Е (х/с) = 0,222 В

Е (ст.) = 0,222 – 0,036 = 0,186 В

 

Ответ: Е (ст.) = 0,186 В

 

Задача 3. Гальванический элемент состоит из водородного электрода, опущенного в мочу с рН 5,3 и насыщенного хлорсеребряного электрода. Определить величину ЭДС при 25⁰С.

 

Решение:

1) Рассчитаем потенциалы водородного электрода:

Е (Н⁺/½Н₂) = Е⁰ (Н⁺/½Н₂) + 0,059 · lgа(H⁺)

Так как Е⁰ (Н⁺/½Н₂) = 0 В

рН = – lg a(H⁺)

Уравнение примет вид:

Е (Н⁺/½Н₂) = – 0,059 · рН

Е (Н⁺/½Н₂) = – 0,059 · 5,3= – 0,314 В

2) Сравним потенциалы водородного и насыщенного хлорсеребряного электродов:

Е (Н⁺/½Н₂) = – 0,314 В

Е (х/с) = 0,222 В.

Е (х/с) > Е (Н⁺/½Н₂)

3) Составим схему гальванической цепи и рассчитаем ЭДС:

(Pt)H_{2 │} H⁺ ║ AgC1 │ Ag

(кровь) КС1(нас)

 

ЭДС = Е (х/с) – Е (Н⁺/½Н₂)

ЭДС = 0,222 – (– 0,314) = 0,536 В

 

Ответ: 0,536 В

 

Задача 4. Как изменится потенциал медного электрода, если раствор сульфата меди в жидкой фазе этого электрода разбавить в 5 раз? Е⁰ (Сu²⁺/Cu) = 0,34 B (см. Приложение 3.4.).

 

Решение:

1)Выразим потенциал медного электрода до разбавления:

Е₁ (Сu²⁺/Cu) = E⁰ (Сu²⁺/Cu) + 0,059/2· lg а (Cu²⁺)

2)Выразим потенциал медного электрода после разбавления:

Е₂ (Сu²⁺/Cu) = E⁰ (Сu²⁺/Cu) + 0,059/2· lg a (Cu²⁺) / 5

3)Определим разность потенциалов медного электрода до и после разбавления:

ΔЕ = Е₁ – Е₂

ΔЕ = Е⁰ (Сu²⁺/Cu) + 0,059/2·lg a (Cu²⁺) – E⁰ (Сu²⁺/Cu) + 0,059/2· lg a (Cu²⁺) / 5

ΔЕ = 0,0295 (lg a (Cu²⁺) – lg a (Cu²⁺) / 5)

ΔЕ = 0,0295 (lg a (Cu²⁺) – lg a (Cu²⁺) + lg 5); т.к. lg5 = 0,7

ΔЕ = 0,0295 · 0,7 = 0,02 В

 

Ответ: 0,02 В