Составьте схему, напишите уравнения токообразующей и электродных реакций для гальванического элемента, у которого один из электродов – кобальтовый (СCo2+=10-1 моль/л), а другой – стандартный водородный. Рассчитайте ЭДС элемента при 298 К. Как изменится ЭДС, если концентрация ионов Co2+ уменьшить в 10 раз?

Объяснение:

Составьте схему, напишите уравнения токообразующей и электродных реакций для гальванического элемента, у которого один из электродов – кобальтовый (сCo²⁺10⁻¹ моль/л), а другой – стандартный водородный. Рассчитайте ЭДС элемента при 298 К. Как изменится ЭДС, если концентрация ионов Co2+ уменьшить в 10 раз?

В данном гальваническом элементе кадмиевый электрод будет являться анодом, а стандартный водородный электрод  - катодом.

  Схема гальванического элемента:

          (-)Cо │          Cо²⁺                 ││        2Н⁺     │Н₂(Pt) (+)

                      [Со²⁺]=0,1 моль/л         [Н+]=1 моль/л

Вертикальная линия обозначает границу раздела между  металлом и раствором, а двойная вертикальная линия – границу раздела между  двумя жидкими фазами – двумя растворами электролитов.  

Cтандартные значения электродных потенциалов φ( Со²⁺/Cо)   и φ( 2Н⁺/Н₂)  составляют соответственно

 - 0,280 В  и   0,000 В.  

При  работе гальванического элемента на аноде протекает процесс окисления кобальта: Со⁰ --> Cо²⁺ +  2 ē.

 Электроны  по проводнику переходят на водородный  электрод, на котором протекает процесс восстановления ионов водорода:  2Н+ + 2ē  = Н₂⁰.

Токообразующая   реакция  Co⁰  +  2H⁺  =   Co²⁺  +  H₂⁰

Для  определения ЭДС элемента нужно из  потенциала катода вычесть потенциал анода.  

Тогда  ЭДС  данного элемента  в стандартных  условиях составит:  0,000  -  (-0,280 ) = 0,280  В.  

                                                 0,0591

φ Со²⁺/Со  =   φ⁰ Со²⁺/Со  +   × lg [Co²⁺]   =  

                                                    n

                       0,0591

- 0,280 B  +   lg 0,1 = - 0,3096  В  

                            2

В этом  случае  ЭДС гальванического элемента  составит:

0,000  -  (-0,3096 ) = 0,3096 В.  

Таким  образом, ЭДС  гальванического  элемента  возросла на 0,0296  В  или  примерно  на 10%.