Цель работы: познакомиться с процессами взаимного превращения химической и электрической энергий.
Рекомендации:повторите теорию окислительно-восстановительных процессов, условия самопроизвольного протекания химических реакций.
Важнейшие понятия:электрод, типы электродов, стандартный электродный потенциал, водородная шкала потенциалов, равновесный электродный потенциал, гальванический элемент, электрохимическая схема элемента, электродвижущая сила элемента, электролиз, анод (инертный и растворимый), катод, последовательность электродных процессов, выход по току, электрохимический эквивалент.
Следует уметь: определять тип электрода; составлять электрохимические схемы элементов с привлечением стандартных потенциалов; записывать уравнение реакций, протекающих на электродах; рассчитывать равновесный потенциал по уравнению Нернста, электродвижущую силу элемента; связывать ее со свободной энергией Гиббса; записывать уравнения реакций, протекающих на аноде и катоде при электролизе растворов и расплавов; проводить количественные расчеты, используя законы Фарадея.
Контрольные вопросы и задания:
1.Что такое электрод?
2. Каковы причины возникновения электродного потенциала?
3. Почему одни металлы при погружении в раствор собственной соли заряжаются отрицательно, а другие - положительно?
4. Вычислить с помощью формулы Нернста электродный потенциал цинка, опущенного в раствор его соли с концентрацией ионов Zn2+ 0,01 моль/л.
5. Определить потенциал водородного электрода, если концентрация ионов H+ в растворе равна 3,8 · 10-3 моль/л.
6. Охарактеризовать окислительные свойства катионов водорода (H+) нейтрального, щелочного и кислого растворов по отношению к металлам.
7. Составить схемы двух гальванических элементов, в одном из которых цинк – отрицательный электрод, в другом – положительный.
8. Составлена концентрационная гальваническая цепь:
Pt, H2 / 0,001 н НСООН || 1н СН3СООН / Н2, Pt.
Константы диссоциации кислот равны: Кмуравьин = 1,77 ·10-4; Куксусн = 1,75 · 10-5.
Определить ЭДС цепи.
9. Предложить гальванический элемент с максимально возможным ЭДС, пользуясь рядом стандартных электродных потенциалов. Указать электродные процессы в этом элементе и суммарную окислительно-восстановительную реакцию.
10. Записать схему электролиза водного раствора ZnSO4, анод – инертный.
11. При токе силой 2 А в течение 40 минут выделилось на катоде 4,54 г некоторого металла. Вычислить электрохимический эквивалент этого металла в г/(А · ч).
12. Выход по току при получении металлического кальция при электролизе расплава хлорида кальция равен 70 %. Сколько электричества надо пропустить через электролизер, чтобы получить 200 г кальция?