1. Вычислите электродный потенциал цинкового электрода, погруженного в раствор сульфата цинка с концентрацией ионов [Zn2+] = 1∙10–3 моль/л. Как изменится потенциал этого электрода, если повысить концентрацию ионов в растворе в 5 раз? 2. Два электрода из серебра и магния опущены в растворы их солей с концентрацией ионов [Ag+ ] = 1,0 моль/л и [Mg2+] = 2,0 моль/л (lg 2 = 0,301) соответственно. Для предложенного серебряно – магниевого гальванического элемента (ГЭ): а) определите, какой электрод является анодом, а какой – катодом; б) напишите уравнения электродных процессов; в) вычислите ЭДС данного гальванического элемента; г) составьте схему ГЭ. 3. Для гальванического элемента – Mg│Mg2+║H +│Pb + напишите уравнения электродных процессов и рассчитайте реальную ЭДС с учетом перенапряжения выделения водорода, если концентрация ионов [Mg2+] = 1∙10–3 моль/л, а ионов [H + ] = 1,0 моль/л (при H2 P = 1 атм).

1. Чтобы вычислить электродный потенциал цинкового электрода, нам необходимо использовать таблицу стандартных электродных потенциалов (также известной как таблица EMF). В данном случае, электрод мы рассматриваем в качестве катода, поэтому нам нужно найти значение потенциала для цинка.

В таблице стандартных электродных потенциалов, цинк обозначается как Zn2+ | Zn, и его потенциал равен -0,76 В. Мы видим, что установлен относительно водородного электрода.

Теперь, чтобы узнать электродный потенциал цинкового электрода в данной ситуации, мы можем использовать уравнение Нернста:

E = E° - (0,0592/n) * log10 ([Zn2+])

Где E - искомый электродный потенциал, E° - стандартный электродный потенциал, n - количество электронов, участвующих в реакции (в случае цинка это 2), и [Zn2+] - концентрация ионов цинка.

Подставив значения в уравнение:

E = -0,76 В - (0,0592 / 2) * log10 (1∙10–3)

E = -0,76 В - (0,0296) * (-3)

E = -0,76 В + 0,0888 В

E = -0,6712 В

Таким образом, электродный потенциал цинкового электрода равен -0,6712 В.

Теперь, если мы повысим концентрацию ионов цинка в растворе в 5 раз, мы можем использовать то же самое уравнение Нернста, чтобы найти новое значение потенциала:

E = -0,76 В - (0,0592 / 2) * log10 (5∙1∙10–3)

E = -0,76 В - (0,0296) * (-2,301)

E ≈ -0,76 В + 0,0681 В

E ≈ -0,6919 В

Таким образом, при повышении концентрации ионов цинка в 5 раз, электродный потенциал цинкового электрода изменяется на приблизительно -0,6919 В.

2. а) Чтобы определить, какой электрод является анодом, а какой - катодом в данном гальваническом элементе, мы можем использовать правило, что анод - это электрод, на котором происходит окисление, а катод - это электрод, на котором происходит восстановление.

В данном случае, серебряный электрод находится в растворе соли серебра Ag+, а магниевый электрод находится в растворе соли магния Mg2+. Известно, что ионы металлов могут превращаться в атомы и наоборот. При этом, чтобы произошло окисление, атом металла должен превратиться в ионы с положительным зарядом (процесс окисления). Таким образом, магний будет окисляться, а серебро будет восстанавливаться.

Следовательно, магниевый электрод является анодом, а серебряный электрод - катодом.

б) Далее, мы можем написать уравнения электродных процессов для каждого электрода.

Для магния (анода):
Mg -> Mg2+ + 2e-

Для серебра (катода):
2Ag+ + 2e- -> 2Ag

в) Чтобы вычислить ЭДС данного гальванического элемента, мы можем использовать формулу:

E = E°катод - E°анод

Где E - ЭДС, E°катод - стандартный электродный потенциал катода (который можно найти в таблице EMF), E°анод - стандартный электродный потенциал анода.

В данном случае, стандартный электродный потенциал серебряного электрода равен +0,80 В, а стандартный электродный потенциал магниевого электрода равен -2,37 В. Подставим значения в формулу:

E = 0,80 В - (-2,37 В)

E = 0,80 В + 2,37 В

E ≈ 3,17 В

Таким образом, ЭДС данного гальванического элемента составляет приблизительно 3,17 В.

г) Схема ГЭ будет выглядеть следующим образом:

Магниевый электрод (анод) || Соль магния (Mg2+ ) || Раствор Ag+ || Серебряный электрод (катод)

Помните, что две вертикальные черты обозначают границу фаз.

3. Уравнения электродных процессов для гальванического элемента – Mg│Mg2+║H +│Pb + будут:

На аноде (левая сторона): Mg -> Mg2+ + 2e-
На катоде (правая сторона): 2H+ + 2e- -> H2
Обратный процесс на катоде (левая сторона): Pb -> Pb2+ + 2e-

Теперь, чтобы рассчитать реальную ЭДС с учетом перенапряжения выделения водорода, мы можем снова использовать формулу:

E = E°катод - E°анод - (0,0592/n) * log10 (индекс H+ / индекс Mg2+)

В данном случае, стандартный электродный потенциал H+/H2 равен 0 В, а стандартный электродный потенциал Pb/Pb2+ равен -0,13 В. Количество электронов, участвующих в реакции, равно 2 (как и в случае с магнием).

Подставим значения в формулу:

E = 0 В - (-0,13 В) - (0,0592/2) * log10 (1/10–3)

E = 0 В + 0,13 В - 0,0296 * (3)

E ≈ 0,13 В - 0,0888 В

E ≈ 0,0412 В

Таким образом, реальная ЭДС данного гальванического элемента с учетом перенапряжения выделения водорода составляет приблизительно 0,0412 В.