Question

Написать катодный и анодный процессы, уравнение токообразующей реакции и вычислить ЭДС гальванического элемента. Указать полярность электродов.

Answer 1

Катодный процесс: Co^(+3) + e^- ⇌ Co^(+2) Анодный процесс: Sn^(+4) + 2e^- ⇌ Sn^(+2) Уравнение токообразующей реакции: Co^(+3) + Sn^(+4) ⇌ Co^(+2) + Sn^(+2)

ЭДС гальванического элемента можно рассчитать по уравнению Нернста:

E = E^° - (RT/nF) ln(a_ кат a_ ан ^(n-1))

где E^° - стандартный электродный потенциал данного гальванического элемента, R - универсальная газовая постоянная (8.314 Дж/(моль·K)), T - абсолютная температура (298 K), n - число электронов, участвующих в процессе (2 для приведенного примера), F - постоянная Фарадея (96485 Кл/моль), a_кат и a_ан - активности потенциалопределяющих ионов в катодном и анодном растворе соответственно. 

Катодный процесс: Co^(+3) + e^- ⇌ Co^(+2) Анодный процесс: Sn^(+4) + 2e^- ⇌ Sn^(+2) Уравнение токообразующей реакции: Co^(+3) + Sn^(+4) ⇌ Co^(+2) + Sn^(+2)

ЭДС гальванического элемента можно рассчитать по уравнению Нернста:

E = E^° - (RT/nF) ln(a_ кат a_ ан ^(n-1))

где E^° - стандартный электродный потенциал данного гальванического элемента, R - универсальная газовая постоянная (8.314 Дж/(моль·K)), T - абсолютная температура (298 K), n - число электронов, участвующих в процессе (2 для приведенного примера), F - постоянная Фарадея (96485 Кл/моль), a_кат и a_ан - активности потенциалопределяющих ионов в катодном и анодном растворе соответственно.

Потенциалы стандартных электродных процессов (E^°) для кобальта и олова равны -277 мВ и -200 мВ соответственно. Активность потенциалопределяющих ионов можно принять равной концентрации из-за достаточно разбавленных растворов. Подставляя значения, получаем:

E = -277 * 10^(-3) - (8.314 * 298 / (2 * 96485)) ln(10^-2 * 0.1) ≈ 0.36 В

Таким образом, E > 0, что означает, что Pt-Co^(+3)/Co^(+2)-Pt является источником тока (то есть имеет положительный потенциал на Co^(+2)/Co^(+3), то есть катоде) и отрицательный потенциал на Sn^(+4)/Sn^(+2), то есть аноде).