Рассчитайте ЭДС гальванического элемента, состоящего из медного и цинкового электродов с концентрациями электролитов 0,01

Рассчитайте ЭДС гальванического элемента, состоящего из медного и цинкового электродов с концентрациями электролитов 0,01 М при 272 К. Дано: [Zn2+] = 0,01 моль/л [Cu2+] = 0,01 моль/л T = 272 K Найти: E ( ЭДС) - ?

Стандартный электродный потенциал цинкового электрода равен
φ°(Zn2+/ Zn) = - 0,76 В (из справочных данных)
Стандартный электродный потенциал медного электрода равен
φ°(Cu2+/ Cu) = 0,34 В
Потенциал цинка отрицательнее потенциала меди, цинк будет анодом, а медный электрод – катодом.
Схема гальванического элемента :
(-) Zn| Zn +2 (0,01 моль/л ) || Cu+2 (0,01 моль/л )| Cu (+)
Уравнения электродных процессов:
А(-) : Zn - 2ē = Zn 2+
К(+) : Cu 2+ + 2ē = Cu
Уравнение токообразующей реакции:
Zn + Cu 2+ → Zn 2+ + Cu
ЭДС гальванического элемента
Е = φ(катода) – φ(анода) = φ(Cu2+/ Cu) - φ(Zn2+/ Zn)
Потенциал электрода находим по уравнению Нернста:
φ = φ ° + 2,3RTzF lg [Ме2+]
φ ° - стандартный электродный потенциал
R – универсальная газовая постоянная
R = 8,314 Дж/мольК
Т – температура,К
Т = 272 К
z – число электронов, участвующих в электродном процессе
F – постоянная Фарадея
F = 96500Кл/моль
[Ме2+] – концентрация (активность) ионов металла в растворе, моль/л
Для цинкового электрода:
φ(Zn2+/ Zn) = φ°(Zn2+/ Zn) + 2,3RTzF lg [Ме2+] =
= - 0,76 + 2,3 ∙8,314 ∙2722 ∙ 96500 lg 0,01 = - 0,76 + 0,0269 ∙ ( -2) = - 0,76 – 0,0538 =
= - 0,814 В
Для медного электрода:
φ(Сu2+/ Cu) = φ°(Cu2+/ Cu) + 2,3RTzF lg [Ме2+] =
= 0,34 + 2,3 ∙8,314 ∙2722 ∙ 96500 lg 0,01 = - 0,76 + 0,0269 ∙ ( -2) = 0,34 – 0,0538 =
= 0,286 В
Вычислим ЭДС гальванического элемента:
Е = φ(катода) – φ(анода) = φ(Cu2+/ Cu) - φ(Zn2+/ Zn) = 0,286 – ( - 0,814) =
= 1,1 В
Ответ