1) Подсчитайте значения потенциалов металлов, находящихся в контакте с растворами их солей с указанной активностью

Grigoryevna

32

1) Для подсчета значений потенциалов металлов в контакте с растворами их солей нужно использовать таблицу стандартных потенциалов. На этой таблице можно найти потенциал окислительно-восстановительной реакции для каждой пары металл/соль. Стандартный потенциал обозначается как E^0 и измеряется в вольтах.

Первая задача:
1. Дано: Fe/FeSO4, [Fe^2+] = 0,01
Мы должны найти потенциал этой реакции. В таблице стандартных потенциалов найдем потенциал реакции Fe^2+ + 2e^- -> Fe(s). Этот потенциал составляет -0,44 В.
Теперь решим уравнение Нернста для данной реакции:
E = E^0 - (RT/nF) * ln([Fe^2+])
где E - искомый потенциал, R - универсальная газовая постоянная, T - температура в Кельвинах, n - количество электронов в реакции, F - постоянная Фарадея.

В нашем случае, R = 8,314 Дж/(моль·К), T = 298 K, n = 2 (поскольку 2 электрона переносятся в реакции), F = 96 485 Кл/моль.
Подставим все значения в уравнение:
E = -0,44 - ((8,314 * 298)/(2 * 96485)) * ln(0,01)
E = -0,44 - 0,013 * ln(0,01)
E = -0,44 - 0,013 * (-2)
E = -0,44 + 0,026
E = -0,414 В

Ответ: Значение потенциала для реакции Fe/FeSO4 с [Fe^2+] = 0,01 равно -0,414 В.

2. Дано: Pb/Pb(NO3)2, [Pb^2+] = 0,1
Мы должны найти потенциал этой реакции. В таблице стандартных потенциалов найдем потенциал реакции Pb^2+ + 2e^- -> Pb(s). Этот потенциал составляет -0,13 В.
Применим уравнение Нернста для данной реакции:
E = E^0 - (RT/nF) * ln([Pb^2+])
где E - искомый потенциал, R - универсальная газовая постоянная, T - температура в Кельвинах, n - количество электронов в реакции, F - постоянная Фарадея.

В нашем случае, R = 8,314 Дж/(моль·К), T = 298 K, n = 2, F = 96 485 Кл/моль.
Подставим все значения в уравнение:
E = -0,13 - ((8,314 * 298)/(2 * 96485)) * ln(0,1)
E = -0,13 - 0,013 * ln(0,1)
E = -0,13 - 0,013 * (-2,303)
E = -0,13 + 0,030
E = -0,100 В

Ответ: Значение потенциала для реакции Pb/Pb(NO3)2 с [Pb^2+] = 0,1 равно -0,100 В.

2) Для рассчета ЭДС гальванических элементов, представленных в ионной форме, нужно использовать разницу стандартных потенциалов реакций окисления и восстановления. Реакция окисления происходит на аноде, а реакция восстановления - на катоде. ЭДС гальванического элемента можно рассчитать из разности потенциалов на аноде и катоде.

Первая задача:
Mg | Mg^2+ || Pb^2+ | Pb
Реакция окисления: Mg(s) -> Mg^2+ + 2e^- (Эдс1)
Реакция восстановления: Pb^2+ + 2e^- -> Pb(s) (Эдс2)

Найдем значения потенциалов для этих реакций в таблице стандартных потенциалов:
Эдс1 = -2,37 В
Эдс2 = -0,13 В

Теперь рассчитаем ЭДС гальванического элемента:
ЭДС = Эдс2 - Эдс1
ЭДС = -0,13 - (-2,37)
ЭДС = -0,13 + 2,37
ЭДС = 2,24 В

Ответ: ЭДС гальванического элемента Mg | Mg^2+ || Pb^2+ | Pb равна 2,24 В.

Вторая задача:
Pb | Pb^2+ || Cu^2+ | Cu
Реакция окисления: Pb(s) -> Pb^2+ + 2e^- (Эдс1)
Реакция восстановления: Cu^2+ + 2e^- -> Cu(s) (Эдс2)

Найдем значения потенциалов для этих реакций в таблице стандартных потенциалов:
Эдс1 = -0,13 В
Эдс2 = 0,34 В

Теперь рассчитаем ЭДС гальванического элемента:
ЭДС = Эдс2 - Эдс1
ЭДС = 0,34 - (-0,13)
ЭДС = 0,34 + 0,13
ЭДС = 0,47 В

Ответ: ЭДС гальванического элемента Pb | Pb^2+ || Cu^2+ | Cu равна 0,47 В.

3) Чтобы определить направление самопроизвольного протекания окислительно-восстановительных реакций при стандартных условиях, нужно сравнить стандартные потенциалы реакций окисления и восстановления. Реакция с большим положительным потенциалом будет происходить в прямом направлении (восстановление), а реакция с большим отрицательным потенциалом будет происходить в обратном направлении (окисление).

Первая задача:
В нашем случае имеем реакцию Fe^2+ + 2e^- -> Fe(s).
Ее стандартный потенциал равен -0,44 В. Поскольку потенциал отрицательный, это означает, что реакция будет происходить в обратном направлении (окисление).

Ответ: Реакция Fe^2+ + 2e^- -> Fe(s) будет происходить в обратном направлении (окисление).

2) Аналогично проверим стандартные потенциалы для реакции Pb^2+ + 2e^- -> Pb(s).
Ее стандартный потенциал равен -0,13 В. Поскольку потенциал отрицательный, это означает, что реакция будет происходить в обратном направлении (окисление).

Ответ: Реакция Pb^2+ + 2e^- -> Pb(s) будет происходить в обратном направлении (окисление).

Это все ответы на задачи. Если у вас есть еще вопросы, пожалуйста, задавайте.