Оглавление:
Расчеты с использованием ЭДС гальванического элемента
При проведении подобных расчетов используются два уравнения Нернста с разными редокс- парами или разными концентрациями компонентов редокс- пар. В свою очередь, концентрация компонентов редокс- пары может быть связана с любым видом взаимодействий в растворе из рассматриваемых в главах 2,3,6 и разделах 5.2-5.3. Расчеты с использованием ЭДС гальванического элемента приближают к пониманию изучаемого в дальнейшем потенциометрического метода анализа.
Пример 5.20.
Приведите схему и вычислите ЭДС гальванического элемента, составленного из редокс- пар 
при стандартных активностях всех участников и константу равновесия, протекающей в нем окислительно-восстановительной реакции.
Решение:
Справочные данные:
В гальваническом элементе должна протекать самопроизвольная реакция с 
(разд. 5.1). Для этого катодом должен быть свинцовый электрод, анодом — цинковый.
Схема гальванического элемента:
По формуле (5.11) находим для реакции:
Пример 5.21.
Приведите схему гальванического элемента, определите его ЭДС и константу протекающей в нем реакции. Элемент состоит из свинцового полуэлемента (свинцовой пластинки, погруженной в раствор, содержащий взвесь 
в 0,10 М 
), цинкового полуэлемента (цинковой пластинки в 0,020 М растворе 
) и солевого мостика с 
.
Решение:
Рассматривая стандартные потенциалы редокс-пар 
, можем установить катод и анод в данном гальваническом элементе согласно раздела 5.1 (см. также пример 5.20): сила 
как окислителя выше, чем 
, значит цинковый полуэлемент — анод, а свинцовый — катод.
Схема элемента:
Полуреакция на аноде: 1) 
, а в катодном полуэлементе совокупность реакций:
приводящих (разд. 5.3.4) к полуреакции:
Вычислим, пренебрегая влиянием ионной силы и учитывая связывание в малорастворимое соединение, потенциалы соответствующих электродов по уравнению Нериста (см. формулы (5.3) и (5.9) при 
):
Для протекающей в гальваническом элементе реакции
можно вычислить константу равновесия по формуле (5.11):
Пример 5.22.
Вычислите ЭДС гальванического элемента:
Решение.
Справочные данные: 
. При вычислениях пренебрежем влиянием ионной силы.
Равновесный потенциал водородного электрода зависит от pH, значение которого при 
моль/л составляет 5,5 (пример 3.14).
Реакция в анодном полуэлементе: 
.
давление водорода — 1 атм. По уравнению Нернста:
На катоде вместо равновесия 
в присутствии избытка 
устанавливается равновесие 
.
В таком случае вычисление равновесного потенциала можно провести по формуле (5.7), учитывая, что 
и 
:
В условиях большого избытка лиганда:
Можно провести расчет равновесного потенциала катода как серебряного электрода, рассчитав 
в условиях комплексообразования. В примере 4.1 для указанных условий найдена 
, равная 
.
Пример 5.23.*
Вычислите равновесную и аналитическую концентрацию (с учетом ионной силы) ионов свинца в растворе катодного полуэлемента, если после добавления к 20,0 мл раствора соли свинца 1,30 мл 0,0340 М 
измеренная величина ЭДС гальванического элемента
оказалась равной 0,463 В и известно, что добавленное количество 
меньше стехиометрического. (Справочные данные приведены в примере 5.12).
Решение:
Анодом здесь служит насыщенный каломельный электрод (н.к.э.), потенциал которого равен 0,242 В. Н.к.э. часто используют в электрохимических ячейках как электрод сравнения. Потенциал анода вычислим по величине ЭДС и известному потенциалу катода:
Катодом является инертный электрод 
, потенциал которого зависит от активности компонентов редокс- пары 
. Ее восстановленная форма, в свою очередь, зависит от активности ионов 
(пример 5,12). Далее решение следует проводить как в примере 5.12 а), где найдено:
Аналитическая концентрация соли свинца 
определяется суммой прореагировавшего 
по реакции
и оставшегося 
количеств с учетом объемов раствора.
Эти примеры взяты со страницы примеров решения задач по аналитической химии:
Решение задач по аналитической химии
Возможны вам будут полезны эти страницы:
