Вычислите электродные потенциалы положительного и отрицательного электродов и ЭДС гальванического элемента. - Fe | Fe2 (SO4)3 | | CuSO4 | Cu +
Fe2 (SO4)3 = 0,03н
CuSO4 = 2,0 М
Составьте уравнения электродных процессов, суммарное уравнение. Укажите направление тока.
Для начала, в нашем случае имеется два электрода - железный (Fe) и медный (Cu).
Электрод с более высоким электродным потенциалом считается положительным, а электрод с более низким электродным потенциалом считается отрицательным.
Из таблицы стандартных электродных потенциалов мы найдем значение электродного потенциала для каждого электрода. Для железа его электродный потенциал равен -0,44 В, а для меди он равен +0,34 В.
ЭДС гальванического элемента равна разности электродных потенциалов положительного и отрицательного электродов. В нашем случае:
ЭДС = электродный потенциал меди - электродный потенциал железа
ЭДС = 0,34 В - (-0,44 В)
ЭДС = 0,34 В + 0,44 В
ЭДС = 0,78 В
Теперь давайте перейдем к составлению электродных процессов и суммарного уравнения.
1) Электродный процесс на положительном (медном) электроде:
Cu2+ + 2e- -> Cu
Это уравнение показывает, что медь получает два электрона и превращается из ионного состояния Cu2+ в медь (Cu).
2) Электродный процесс на отрицательном (железном) электроде:
Fe -> Fe2+ + 2e-
Это уравнение показывает, что железо теряет два электрона и превращается из металлического состояния Fe в ионное состояние Fe2+.
Теперь объединим оба уравнения, учитывая, что количество передаваемых электронов должно быть одинаковым, чтобы сохранить заряд:
Cu2+ + 2e- -> Cu
Fe -> Fe2+ + 2e-
Перепишем в обратном направлении электронного потока:
Cu -> Cu2+ + 2e-
Fe2+ + 2e- -> Fe
Теперь объединим два уравнения:
Cu + Fe2+ -> Cu2+ + Fe
Таким образом, суммарное уравнение для нашего гальванического элемента будет:
Cu + Fe2+ -> Cu2+ + Fe
Направление тока внутри гальванического элемента будет от положительного (медного) электрода к отрицательному (железному) электроду. Отрицательные ионы Cu2+ будут перемещаться в раствор CuSO4, а положительные ионы Fe2+ будут перемещаться в раствор Fe2(SO4)3. Это создает разность зарядов между двумя электродами, которая позволяет току протекать через внешнюю цепь от положительного к отрицательному электроду.