Файл: ФIленко О.Г. ЗбIрник задач з фIзичноI химII навчальний посiбник для студентiв металлургiйних спецiальностей вузiв.pdf

43. Е. р. с. елемента, в основі якого лежить реакція Zn + 2AgCl -v ZnCl2 + 2Ag,

визначають за рівнянням Е = 1,125 — 4,02 • 10~4 Т.

Обчислити е. р. с. елемента, максимальну корисну роботу і констан­ ту рівноваги при 323 К-

Відповідь: 0,9952 В, 1,92 • 108 Дж, 1,12 • 10м .

визначають за рівнянням Е = 1,4328 — 1,19 • ІО^3 (Г — 288) — 7 • 1 0 _ 6 ( Т — 288)2.

Визначити е. р . с . елемента при 298 К і температурний коефіцієнт е. р. с. елемента.

Відповідь: 1,4202 В, —1,204 • Ю - 3 В • КГ1 .

45. Визначити константу рівноваги реакції, що протікає в елементі Zn I Z n 2 + || Cu 2 + І Си

при 298 К. Стандартні потенціали цинку і міді при цій температурі відповідно дорівнюють —0,763 і + 0,337 В.

Відповідь: 1,62 • 103 7 .

46. Визначити константи рівноваги при 298 К для таких реакцій: Zn + 2 Н + Z n 2 + + Н2 ;

Cu + 2Ag + & С и 2 + + 2Ag;

Ag + Fe3 + ч_ A g + + Fe2 + .

Потрібні для розв'язування задачі дані взяти з табл. 9 додатку. Відповідь: 6,38 • 1025; 4,21 • 1015 і 8,858.

47. Написати рівняння реакцій, що протікають під час роботи та­ ких елементів:

і визначити константи рівноваги для цих реакцій при 298 К. Потрібні для розв'язування задачі дані взяти з табл. 9 додатку.

якщо нормальний потенціал Fe2 + - v Fe3 + дорівнює + 0,771 В, а нор­ мальний потенціал

Сг8 0?- + 14Н+ 2Сг3 + + 7 Н 2 0 дорівнює +1,33 В.

Відповідь: 5,37 • 105в.

49. Визначити е. р. с. гальванічного елемента, в основі якого ле­ жить реакція

Sn 2 + + 2Fe3 + - > Sn 4 + + 2Fe2 +

при 298 К, якщо при цій температурі константа рівноваги дорівнює 9,8 • 1020 .

Відповідь: 0,6206 В.

Е Л Е К Т Р О Л І З . ПОЛЯРИЗАЦІЯ

Електролізом називається окислювально-відновний процес, що про­ тікає на електродах під дією електричного струму.

Коли електричний струм проходить через розчин електроліту, на аноді (позитивному електроді) відбувається віддавання електронів (процес окислення), а на катоді (негативному електроді) — приєднан­ ня електронів (процес відновлення).

На аноді насамперед окислюються безкисневі аніони ( І - , С І - , Вг _ та ін.), а потім вода. Якщо анодом є метал, то відбувається окислення

Sn2 +, Fe2 +, Ni2 +, Co2+ та ін.). Вода на катоді відновлюється з утворен­ ням водню і гідроксильних іонів.

Розглянемо кілька типових випадків електролізу.

1. Е л е к т р о л і з р о з ч и н у х л о р и д у м і д і (II). При проходженні електричного струму через розчин СиС12 відбувається окислення іонів хлору на аноді за схемою

При проходженні електричного струму через розчин Na2 S04 відбуваєть­ ся на аноді окислення молекул води з утворенням кисню за схемою

2 Н 2 0 — 4е - V 4 Н + + 0 2

і відновлення молекул води на катоді до водню за схемою

N i 2 + + 2е -> Ni.

При електролізі завжди виникає деяка різниця потенціалів між електродами, напрямлена протилежно зовнішній напрузі, прикладеній до електродів іззовні. Це явище має назву поляризації. Хімічна поля­ ризація виникає внаслідок того, що виділення продуктів електролізу на електродах приводить до утворення гальванічного елемента, е. р. с. якого протидіє електролізу і зумовлює поляризацію електродів.

Концентраційна поляризація виникає за рахунок зміни концентра­ ції електроліту в анодному і катодному просторах, що приводить до виникнення концентраційного елемента, е. р. с. якого напрямлена про­ тилежно зовнішній напрузі, прикладеній до електродів.

Е. р. с , що виникає між електродами в результаті електролізу, називається е. р. с. поляризації.

Для того щоб електроліз протікав, треба до електродів прикласти зовнішню напругу, яка трохи перевищує е. р . с . поляризації. Наймен­ ша різниця потенціалів, прикладена до електродів, при якій відбу­ вається електроліз, називається потенціалом розкладу, або напругою

де Ер — потенціал розкладу електроліту; Еп — е. р. с. поляризації. Коли густина струму мала, перенапруга на електроді дорівнює різниці між потенціалом виділення або розчинення речовини (потен­ ціалом поляризаційного електрода) і рівноважним потенціалом елек­

трода:

Кількість речовини, що виділяється на електродах, прямо пропор­ ційна силі струму і часу його проходження, тобто прямо пропорційна

кількості електрики, яка пройшла (закон Фарадея):

виділеної при електролізі речовини до тієї кількості, яка повинна була б

В анодному просторі утворюється сірчана кислота, кількість якої визначається кількістю утворених іонів Н + :