Задача по электрохимии. Концентрационный гальванический елемент.

розв'язання навчальних задач з Хімії
Відповісти
Techemy
Site Admin
Повідомлень: 8
З нами з: 17 березня 2019, 14:12
Контактна інформація:

Задача по электрохимии. Концентрационный гальванический елемент.

Повідомлення Techemy » 15 квітня 2019, 19:06

Какие процессы имеют место у электродов магниевого концентрационного гальванического элемента, если у одного из электродов активность ионов Mg2+ равна 1 моль/л , у другого - 0,001 моль/л. В каком направлении движутся электроны во внешней цепи? Какова ЭДС этого элемента?

Решение.
Немного теории о концентрационном гальваническом элементе (понятие): Концентрационный гальванический элемент работает за счет выравнивания различных концентраций ионов раствора. Например, в вашей задаче, концентрация (активность) ионов магния у одного электрода равна 1 моль/л, а у второго элетрода - 0,001 моль/л, если привести в соприкосноение эти два раствора, они самопроизвольно смешаются, в результате чего их концентрация выравняется. Изменение свободной энергии Гиббса такого концентрационного элемента можно вычислить по формуле:

ΔG = ΔG˚+ RTlg(C2/C1)

Эту работу - выравнивание концентраций, можно использовать в корыстных целях.

Если разделить растворы разной концентрации полупроницаемой мембраной, функция которой пропускать ионы но не позволяющей растворам смешиваться, и соединить эти электроды проводником (через милливольтметр - для регистрации тока) то один электрод - находящийся в растворе меньшей концентрации, будет растворяться, т.е. окисляться - отдавать электроны, которые по проводнику, будут двигаться ко второму электроду - в растворе с большей концентрацией, где эти электроны будут восстанавливать ионы магния из раствора.

Mg0 → Mg2+ + 2e- - 0.001 моль/л

Mg2+ + 2е- → Mg0 - 1 моль/л

Таким образом, в обоих сосудах постепенно выравняется концентрация ионов магния - в одном за счет растворения электрода, во втором - за счет восстановления магния из раствора. После выравнивания концентраций, ток прекратится.
Используя уравнение Нернста, можно расчитать ЭДС концентрационного гальванического элемента:
В растворе с концентрацией 1 моль/л, электродный потенциал будет равен стандартному электродному потэнциалу: E1 = -2,37 В. Для раствора с концентрацией ионов магния 0,001 моль/л:

E2 = -2.37 - 0.0592/2*lg[Mg2+] = -2.2812 В

ΔE = E1 - E2 = -0.0888 B

Відповісти