1) а) Определите потенциалы электродов гальванического элемента.
б) Установите анод и катод. Запишите процессы, протекающие на аноде и катоде.
в) Сделайте условную графическую запись гальванического элемента, укажите в ней заряды электродов, направление движения электронов и ионов.
г) Определите ЭДС гальванического элемента.
Ni/NiSO4||CuSO4/Cu (Ni=0,0001M, Cu=0,5M)
2)
а)Запишите все возможные процессы на аноде, установите потенциалы процессов.
б)Сравните потенциалы анодных процессов и определите, какой из них протекает в первую очередь?
в) Выясните, меняется ли среда около анода, если да, то как и почему?
г) Запишите все возможные процессы на катоде, установите потенциалы процессов.
д) Сравните потенциалы катодных процессов и определите, какой из них протекает в первую очередь.
е) Установите, меняется ли среда около катода, если да, то как и почему?
ё) Запишите итоговую схему процесса электролиза.
1 M раствор K2SO4 (pH = 7, катод – Fe, анод – C)
3)
а) Определить анод и катод в паре.
б) Записать процессы протекающие на анодных и катодных участках.
в) Рассчитать потенциалы катодных процессов.
г) Определить возможность коррозии.
Cu-Pb (рН5)

Хорошо, давайте по порядку рассмотрим каждый из заданных вопросов.

1) а) Определение потенциалов электродов гальванического элемента.
Для определения потенциалов электродов гальванического элемента необходимо обратиться к таблице стандартных потенциалов полуэлементов. Значения потенциалов полуэлементов указываются относительно водородного электрода, который имеет нулевой потенциал. В нашем случае, полуэлементы - никель (Ni) и медь (Cu). Записав значения потенциалов полуэлементов, можно определить потенциалы электродов гальванического элемента следующим образом:
Потенциал электрода никеля = потенциал никеля - потенциал водородного электрода
Потенциал электрода меди = потенциал меди - потенциал водородного электрода

б) Установление анода и катода и запись процессов на аноде и катоде.
Анодом является электрод, на котором происходит окисление (потеря электронов), а катодом - электрод, на котором происходит восстановление (получение электронов). Поскольку потенциал электрода никеля меньше, чем потенциал электрода меди, никель будет анодом, а медь - катодом.
На аноде происходит окисление никеля:
Ni(s) -> Ni2+(aq) + 2e-
На катоде происходит восстановление меди:
Cu2+(aq) + 2e- -> Cu(s)

в) Условная графическая запись гальванического элемента.
В условной графической записи гальванического элемента обычно выделяют две полуячейки - полуэлементы. В нашем случае это никель и медь. Под обозначением каждого полуэлемента указывают его состояние (в нашем случае - твердое вещество) и величину заряда (в нашем случае - 2+ для никеля и 2+ для меди). От анода через проводник в сторону катода перемещаются электроны, а в растворе ионы. Направление движения электронов и ионов от анода к катоду.

г) Определение ЭДС гальванического элемента.
ЭДС гальванического элемента определяется разностью потенциалов между электродами. В нашем случае:
ЭДС = Потенциал электрода меди - Потенциал электрода никеля

Ni/NiSO4||CuSO4/Cu (Ni=0,0001M, Cu=0,5M)
Таким образом, ответ на первую часть вопроса:
а) Потенциал электрода никеля = (потенциал никеля - потенциал водородного электрода)
б) Потенциал электрода меди = (потенциал меди - потенциал водородного электрода)
в) Условная графическая запись гальванического элемента: Ni(s) | Ni2+(aq) || Cu2+(aq) | Cu(s)
г) ЭДС гальванического элемента = (Потенциал электрода меди - Потенциал электрода никеля)

2) а) Запись всех возможных процессов на аноде и установление их потенциалов.
На аноде происходят процессы окисления. В данном случае, возможны два процесса:
1) Окисление железа (Fe), которое имеет место при потенциале окисления +0,44В.
Fe(s) -> Fe2+(aq) + 2e-
2) Окисление графита (C), которое имеет место при потенциале окисления +0,17В.
C(s) -> C2+(aq) + 2e-

б) Сравнение потенциалов анодных процессов и определение преимущественного процесса.
Для определения преимущественного процесса необходимо сравнить потенциалы анодных процессов. В данном случае, потенциал окисления железа (+0,44В) выше, чем потенциал окисления графита (+0,17В), следовательно, преимущественным процессом является окисление железа (Fe).

в) Изменение среды около анода и причина.
При окислении железа (Fe), ионы Fe2+ образованные на аноде, переносятся в раствор. Это приводит к увеличению концентрации ионов Fe2+ вокруг анода, что приводит к изменению среды около анода.

г) Запись всех возможных процессов на катоде и установление их потенциалов.
На катоде происходят процессы восстановления. В данном случае, возможны два процесса:
1) Восстановление железа (Fe), которое имеет место при потенциале восстановления -0,44В.
Fe2+(aq) + 2e- -> Fe(s)
2) Восстановление меди (Cu), которое имеет место при потенциале восстановления +0,34В.
Cu2+(aq) + 2e- -> Cu(s)

д) Сравнение потенциалов катодных процессов и определение преимущественного процесса.
Для определения преимущественного процесса необходимо сравнить потенциалы катодных процессов. В данном случае, потенциал восстановления меди (+0,34В) выше, чем потенциал восстановления железа (-0,44В), следовательно, преимущественным процессом является восстановление меди (Cu).

е) Изменение среды около катода и причина.
При восстановлении меди (Cu), ионы Cu2+ из раствора превращаются в медь, которая осаждается на катоде. Это приводит к уменьшению концентрации ионов Cu2+ вокруг катода, что приводит к изменению среды около катода.

ё) Итоговая схема процесса электролиза.
1 M раствор K2SO4 (pH = 7, катод – Fe, анод – C)
Анод: C(s) -> C2+(aq) + 2e-
Катод: Fe2+(aq) + 2e- -> Fe(s)
Раствор: K2SO4(aq) -> 2K+(aq) + SO4^(2-)(aq)

3) а) Определение анода и катода в паре.
В данной паре, медь (Cu) будет анодом, а свинец (Pb) - катодом.

б) Запись процессов протекающих на аноде и катоде.
На аноде происходит процесс окисления меди (Cu).
Cu(s) -> Cu2+(aq) + 2e-
На катоде происходит процесс восстановления свинца (Pb).
Pb2+(aq) + 2e- -> Pb(s)

в) Расчет потенциалов катодных процессов.
Для расчета потенциала катодного процесса необходимо обратиться к таблице стандартных потенциалов полуэлементов. В случае свинца (Pb), потенциал его восстановления равен -0,13В.

г) Определение возможности коррозии.
Для определения возможности коррозии необходимо сравнить потенциалы анодного и катодного процессов. Если потенциал анода больше потенциала катода, то возможна коррозия. В данном случае, потенциал восстановления свинца (-0,13В) меньше, чем потенциал окисления меди (0,34В), поэтому коррозия возможна.

Cu-Pb (рН5)
Таким образом, ответ на третью часть вопроса:
а) Анод - медь (Cu), катод - свинец (Pb)
б) Процесс окисления на аноде: Cu(s) -> Cu2+(aq) + 2e-
Процесс восстановления на катоде: Pb2+(aq) + 2e- -> Pb(s)
в) Потенциал восстановления свинца: -0,13В
г) Возможна коррозия.