​​​​​​​Напишите уравнения реакций, соответствующих следующим гальваническим цепям, и укажите окислители и восстановители: а) Pb PbNO  CdSO4 Cd 3 2 ; б) Сu CuSO4 AgNO3 Ag ; в) Cu CuSO FeSO Fe 4 4 ; г) Sn SnSO H SO H , Pt 4 2 4 2 ; д) Mg MgNO  PbNO  Pb 3 2 3 2 . (Решение → 26384)

Заказ №38836

Напишите уравнения реакций, соответствующих следующим гальваническим цепям, и укажите окислители и восстановители: а) Pb PbNO  CdSO4 Cd 3 2 ; б) Сu CuSO4 AgNO3 Ag ; в) Cu CuSO FeSO Fe 4 4 ; г) Sn SnSO H SO H , Pt 4 2 4 2 ; д) Mg MgNO  PbNO  Pb 3 2 3 2 .

Решение:

Гальваническими элементами называют устройства, в которых энергия окислительно-восстановительных реакций преобразуется непосредственно в электрическую. Рассмотрим процессы, протекающие при погружении металла в раствор собственных ионов. Металлы имеют кристаллическое строение. В узлах решеток расположены ион - атомы, находящиеся в равновесии со свободными электронам. При погружении металла в раствор начинается сложное взаимодействие металла с компонентами раствора. Наиболее важной реакцией является взаимодействие поверхностных ион-атомов металла, находящихся в узлах решетки, с полярными молекулами растворителя (воды), ориентированными у поверхности электрода. В результате указанного процесса происходит окисление металла, и его сольватированные (гидратированные) ионы переходят в раствор, оставляя в металле электроны, заряд которых не скомпенсирован положительно заряженными ионами в металле: Металл с поверхности становится заряженным отрицательно, а раствор - положительно. Положительно заряженные ионы из раствора притягиваются к отрицательно заряженной поверхности металла. На границе металл - раствор возникает двойной электрический слой (рис.1). Рис.1 Схема металл-раствор Между металлом и раствором возникает разность потенциалов, которая называется электродным потенциалом (ЭП) или потенциалом электрода и обозначается . По мере перехода ионов в раствор растет отрицательный заряд поверхности металла и положительный заряд раствора, что препятствует дальнейшему окислению металла. Наряду с этой реакцией протекает обратная реакция - восстановление ионов металла до атомов. С увеличением скачка потенциала между электродом и раствором скорость прямой реакции падает, а обратной реакции растет. При некотором значении электродного потенциала ( ) скорость прямого процесса будет равна скорости обратного процесса. При этом устанавливается равновесие: Для упрощения гидратационную воду обычно в уравнение реакции не включают и его записывают в виде: Равновесие имеет динамический характер, т.е. процессы при равновесии идут с одинаковой скоростью в прямом и обратном направлениях. Потенциал, устанавливающийся в условиях равновесия электродной реакции, называется равновесным электродным потенциалом. Абсолютные значения ЭП экспериментально определить невозможно. Однако можно определить их разность. Для характеристики электродных процессов пользуются относительными значениями ЭП. Для этого находят разность потенциалов измеряемого электрода и электрода, который принят за эталон. Стандартные электродные потенциалы металлических электродов в водных растворах приведены в справочной литературе. Величины стандартных ЭП металлов (Е) являются мерой восстановительной способности их атомов и мерой окислительной способности ионов металлов. Чем более отрицательное значение имеет потенциал системы Ме/Меn+, тем более сильной восстановительной способностью обладает атом. И наоборот, чем более положителен потенциал металлического электрода, тем более сильной окислительной способностью обладают его ионы. Рассмотрим гальванический элемент, состоящий из свинцовой пластины, погруженной в раствор нитрата свинца и кадмиевой пластины, погруженной в раствор сульфата кадмия. На поверхности свинцовой и кадмиевой пластин возникает двойной электрический слой и устанавливается равновесие, характеризующееся определенными значениями ЭП. Pb PbNO  CdSO4 Cd