Разобрать работу гальванического элемента Fe|FeSO4||CuSO4|Cu. Дано: [Fe2+] = 1 моль/л [Cu2+] = 1 моль/л Найти: Е - ?

Разобрать работу гальванического элемента Fe|FeSO4||CuSO4|Cu. Дано: [Fe2+] = 1 моль/л [Cu2+] = 1 моль/л Найти: Е - ?

Схема гальванического элемента:
А (анод) (-): Fe | FeSO4 || К (катод) (+): CuSO4 | Cu
На катоде протекает восстановление металла:
(+) Катод: Cu2+ + 2e- → CuEo = +0.337 В
На аноде протекает растворение металла:
(-) Анод: Fe - 2e- → Fe2+ Eo = -0.440 В
Токобразующая реакция:
Cu2+ + Fe0 = Cu↓ + Fe2+
Электроны идут по внешней цепи от железа к меди, соответственно направления тока обратное: от меди к железу.
Рассчитаем ЭДС гальванического элемента, используя уравнение Нернста:
E=E0+2.3RTzFlg[Ox][Red]
где
E — электродный потенциал, В,
E0 — стандартный электродный потенциал, измеряется в вольтах;
R — универсальная газовая постоянная, равная 8.31 Дж/(моль·K);
T — абсолютная температура, K;
F — постоянная Фарадея, равная 96500 Кл·моль−1;
z — число электронов, участвующих в процессе;
[Ox] – концентрация окисленной формы моль/л
[Red] – концентрация восстановленной формы моль/л
Применительно для металла, погруженного в раствор своей соли, формула упрощается до вида:
E=E0+2.3RTzFlg[Ox]
Стандартные потенциалы равны:
Анода:
E(Fe/Fe2+) = E0(Fe/Fe2+) + 2.3*R*Tz*F lg[Fe2+] = -0.440 + 2.3*8.31*2982*96500 lg[1] = -0.440 + 0.03* lg[1] = -0,44 В
Катода:
E(Cu/Cu2+) = E0(Cu/Cu2+) + 2.3*R*Tz*F lg[Cu2+] = 0.337 + 2.3*8.31*2982*96500 lg[1] = 0.337 + 0.03* lg[1] = 0,337 В
ЭДС элемента равен:
Е = Ек-Еа = 0,337 – (-0,44) = 0,777В
Ответ: Е = 0,777 В