Молярная масса эквивалента меди:

М _Э = М /2 = 31,77 г/моль.

Пропорция по закону Фарадея:

    М _{Э С u} = 31,77г/моль - F = 26,8 А^. час

   m _Cu = 63,54 г         - q = I ^. τ ^. η

τ    = 63,54 ^. 26,8 / 31,77 ^. 20 = 2,7 час.

► Задача: Идет процесс выделения кислорода:

               2Н₂О - 4 e → О₂ + 4Н⁺

Какое количество электричества q   понадобится для получения 2,8 л О₂, (н.у.)? Выход по току η= 70%.

Решение:

Объем 1 моль-экв. кислорода: V _Э = 22,4/4 = 5,6 л/моль.

Пропорция по закону Фарадея:

   V _{Э О2} = 5,6 л/моль - F = 26,8 А^. час

    V _О2   =  2,8 л       - q ^. η

  q =  2,8 ^. 26,8 / 5,6 ^. 0,7 = 19,38 А^. час.

 

 

  Металл Ме   погружен  в   раствор   

 собственных    ионов Меⁿ⁺.

На  границе  раздела  электрод - ионный проводник:

Ме:     Ме ^{n +} × n е Û  Ме ^{n +} + n е

                                                а) Ме + mН₂О ® Меⁿ⁺ × (Н₂О)_m+ ne

 Ме                                                                                      

                                                                                     раствор                Ме

                                          

                                б) диффузия  Ме ^{n +}     в раствор;

                          

                        в) образуется  двойной

                              электрический слой                                                                                                                                                      

                             на Ме (-), в растворе (+);

                            

                       г) на границе Ме – раствор            

                           возникает

                           скачок потенциалов:

                            (Y ₂ - Y ₁)  = Е _Ме ^{n +} _/Ме                                                   

                       - электродный  потенциал;

                      Знак  потенциала – заряд  на  Ме

                     

                     д) устанавливается равновесие:

                  Ме + mН₂О Û Меⁿ⁺ × (Н₂О)_m + ne

                 J _{выхода Ме} ⁿ⁺  = J _{адсорб Ме} ⁿ⁺

                         - возникает   ►         равновесный.             

                                           .         электродный.

                                       .     потенциал      :

                                . Е ^р _Ме ^{n +} _/Ме  ,   [В]_.

  

          

 

► активные Ме (Fe, Zn) Þ переход ионов в раствор

Þ  (- Е ^р _Ме ^{n +} _/Ме):

                                         Ме ® Ме ^{n +} + ne

                         

► неактивные  Ме (Cu, Ag) Þ адсорбция ионов из раствора Þ  (+ Е ^р _Ме ^{n +} _/Ме):

                                         Ме ^{n +} + ne ® Ме

► благородные Ме (Au, Pt) Þ разность  потенциалов возникает  за счет адсорбции молекул газа Þ газовые   электроды, например:

                                                      Н⁺_р-р / Н₂; Pt

                                                           окисленная       восстановленная

                                                           форма            форма

                                                                       

                                  Pt / Pt:   адсорбция Н₂    

 H₂                                     на границе Ме - раствор:

                                   потенциалопределяющая                     

                                          реакция:

                                              2Н⁺ + 2е Û Н₂;      Е ^р _Н+/Н2                                               

   H⁺

H₂

  

Условно считают  при   стандартном   состоянии:

                                                   р _Н2 = 1 (10 ⁵ Па) │

 ►                                              а _Н+ = 1моль/л       } (с.с.)

                                                                                 │

                                                   и    Т = 298 К

 

 

► Абсолютное значение электродного потенциала определить нельзя. Þ измеряют  относительные значения электродных  потенциалов  - относительно электрода   сравнения, потенциал  которого известен, например,    Е ⁰ _Н+/Н2 = 0 В.

  

 

                                                   О₂, Pt / ОН^-_р-р

                                          окисленная        восстановленная

                                                          форма             форма

На границе Ме-раствор:

Потенциалопределяющая реакция:

О₂ + 2Н₂О + 4е Û 4ОН^-, Е ^р _О2/ОН-;

                                              при с.с. Е ⁰ _О2/ОН- = + 0,401 В

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Примеры: Е ^р _Н+/Н2 Е ^р _{Pb +2/ Pb} Е ⁰_О2/ОН- Е ⁰ _{Cl 2/ Cl -}

 

 

 

 

потенциалопределяющая  реакция: Ox + ne Û Red

!

 

 

 

R – универсальная  газовая  постоянная,  8,31Дж/моль^.К

n – число электронов, принимающих участие в реакции

F – число   Фарадея,   96500 Кл/моль  

T – температура, К.

 

    Уравнения      Нернста:

► для  металлических    электродов:

              потенциалопределяющая реакция:                                                                                      

                    M е_(р-р) ^{n +} + n M е_(к).

 

 

                                                       

Для Т = 298 К и переходя к десятичному логарифму:

 

 

                                           

►   для   водородного   электрода:

потенциалопределяющая реакция:   2Н⁺ + 2е  Н₂

 

 

 

  т.к.   ,  , при    Т = 298 К  Þ

 

 

  

   при   Þ

                                         

►      для кислородного  электрода:

          потенциалопределяющая реакция:             

           О₂ + 4  + 2Н₂О  4ОН^–

 

 

                                                  

 

т.к. В  ,

при Т = 298 К  Þ

 

 

при

                  Þ   

 

 

► для газового (хлорного) электрода:

          потенциалопределяющая реакция:             

           Cl ₂ + 2 2Cl ^–

 

       

                                                             СХЕМА ГЭ

   

 

1 - электроды:   катод   К ⁺,  анод  А ^-;

Растворы электролита;  

Диафрагма, проницаемая  для  ионов;