3. Қандай схемалар арқылы гальваникалық элементтерге арттыру керек? AI/AI3+, Cu/Cu2+ . . 4. Қандай жартыэлементтерден

Irina

53

1. Қандай схемалар арқылы гальваникалық элементтерге арттыру керек?

Гальваникалық элемент - бұл энергияны сақтау және оның құлай пайдаланатын клиенттерге жасырындар беру құралы. Сондай-ақ бір көлемдегі химиялық реакцияны электрик энергияға айналдыру нәтижесінде жасалатын. Гальваникалық элементтердің қабырша жататын кейбір реттемелері қатарсызда кездестіру арқылы оларды әзірлеу мүмкін.

AI/AI3+ схемасы арқылы гальваникалық элементті орналастыруды өтінеміз.
- Қабыршасының ауыстырылған жерінде Cu батырмаған;
- Артық жолақтыда AI3+ молекулярмен еншеулері орналасқан;
- Ара қабыршасына ұйымдастырылған ауыстыру жүйесі арқылы араласатын елементтерге электролит агент, сондай-ақ АI3+ суарын қолданып, AI еншеулеріне өтімсіздеу сыртқышты жасайды.

Cu/Cu2+ схемасы арқылы гальваникалық элементті орналастыруды өтінеміз.
- Қабыршасының ауыстырылған жерінде Zn батырмаған;
- Артық жолақтыда Cu2+ молекулярмен еншеулері орналасқан;
- Ара қабыршасына ұйымдастырылған ауыстыру жүйесі арқылы араласатын елементтерге электролит агент, сондай-ақ Cu2+ суарын қолданып, Cu еншеулеріне өтімсіздеу сыртқышты жасайды.

2. Қандай жартыэлементтерден гальваникалық элемент құруға болады?

Galvanic элемент — это устройство, которое использует энергию реакции для создания полезного напряжения и тока. Здесь приведены несколько комбинаций веществ, которые могут быть использованы для создания гальванического элемента:

- Cu/Cu2+ (медь/ион меди(II)). В этой схеме между медным электродом и раствором меди(II) устанавливается положительная и отрицательная ионные полюса соответственно.
- Au/Au3+ (золото/ион золота(III)). В этой схеме золотой электрод и раствор золота(III) создают положительную и отрицательную ионные полюса соответственно.
- Zn/Zn2+ (цинк/ион цинка(II)). В этой схеме между цинковым электродом и раствором цинка(II) устанавливается положительная и отрицательная ионные полюса соответственно.
- Fe/Fe2+ (железо/ион железа(II)). В этой схеме железный электрод и раствор железа(II) создают положительную и отрицательную ионные полярности соответственно.
- Ni/Ni2+ (никель/ион никеля(II)). В этой схеме никелевый электрод и раствор никеля(II) создают положительную и отрицательную ионные полярности соответственно.
- Pb/Pb2+ (свинец/ион свинца(II)). В этой схеме свинцовый электрод и раствор свинца(II) создают положительную и отрицательную ионные полярности соответственно.
- Cr/Cr3+ (хром/ион хрома(III)). В этой схеме хромовый электрод и раствор хрома(III) создают положительную и отрицательную ионные полярности соответственно.

3. Реакциялар үшін стандартты жағдайда Гиббс энергиясының өзгеруін есептеу: 4AI + 3O2 = 2AI2O3, 4Fe + 3O2 = 2Fe2O3

Стаңдартты әдетте атқарылатын процестерді жасай өту үшін стандартты энтальпия (ΔH°) және стандарттыЭнтропия (ΔS°) санарын білу керек. Стандартты Джиббс энергиясы (ΔG°) формула арқылы көзделуі мүмкін:

ΔG° = ΔH° - TΔS°,

дегенде T - температура келвинде қарау болады.

Бірінші реакция үшін, AI2O3 стандартты энталпиясы (ΔH°) және стандартты энтропиясы (ΔS°) білен болмасында, біз T = 298 K (25°C) температурасын қолданамыз. Декларациярымыз:

ΔG° = ΔH° - TΔS°,

ΔG° = (2 × ΔH°(AI2O3)) - (4 × ΔH°(AI)) - (3 × ΔH°(O2)) - T × [(2 × ΔS°(AI2O3)) - (4 × ΔS°(AI)) - (3 × ΔS°(O2))].

Екінші реакция үшін, ΔH°(Fe2O3) және ΔS°(Fe2O3) барлық мәліметтері бірінші реакцияның мәліметтерімен ойлау қаңдамаймыз. Royals, ΔH°(Fe) және ΔS°(Fe) мен O2 маңызды мәліметтерді Таблицадан аламыз. Декларациярымыз:

ΔG° = (2 × ΔH°(Fe2O3)) - (4 × ΔH°(Fe)) - (3 × ΔH°(O2)) - T × [(2 × ΔS°(Fe2O3)) - (4 × ΔS°(Fe)) - (3 × ΔS°(O2))].

Көбіне, біз стандартты әдетте атқарылатын процестердің мәліметтерін бірінші реакцияның мәліметтерімен ойлау қалаймыз. ΔH° және ΔS° сандарын, ΔH°(AI2O3) = -3352.2 kJ/mol, ΔH°(AI) = 0 kJ/mol, ΔH°(O2) = 0 kJ/mol, ΔS°(AI2O3) = 50.9 J/(mol·K), ΔS°(AI) = 28.3 J/(mol·K), ΔS°(O2) = 205.2 J/(mol·K) болжамдарымен аламыз.

Сондықтан өзгерген Гиббс энергиясын шығару үшін бірінші реакция нақты икемді ΔH° = -3352.2 kJ/mol, ΔS° = -0.396 kJ/(mol·K), ΔG° уақытылық күтіп көреміз. Осылайша қанша болса, ΔG° = ΔH° - TΔS° шығарамыз (T = 298 K).

\[\Delta G° = (-3352.2 \, \text{kJ/mol}) - (298 \, K) \times (-0.396 \, \text{kJ/(mol·K)})\]
\[\Delta G° = (-3352.2 \, \text{kJ/mol}) - (-118.0096 \, \text{kJ/mol})\]
\[\Delta G° = -3234.1904 \, \text{kJ/mol}\]

Екінші реакция үшін, ΔH° және ΔS° барлық мәліметтерді Таблицадан аламыз: ΔH°(Fe2O3) = -824.2 kJ/mol, ΔH°(Fe) = 0 kJ/mol, ΔH°(O2) = 0 kJ/mol, ΔS°(Fe2O3) = 87.4 J/(mol·K), ΔS°(Fe) = 27.3 J/(mol·K), ΔS°(O2) = 205.2 J/(mol·K).

Сонымен, өзгерген Гиббс энергиясын шығару үшін екінші реакциянақты икемді ΔH° = -824.2 kJ/mol, ΔS° = -0.660 kJ/(mol·K), ΔG° уақытылық күтіп көреміз. Өйткені, ΔG° = ΔH° - TΔS° шығарамыз (T = 298 K):

\[\Delta G° = (-824.2 \, \text{kJ/mol}) - (298 \, K) \times (-0.660 \, \text{kJ/(mol·K)})\]
\[\Delta G° = (-824.2 \, \text{kJ/mol}) - (196.68 \, \text{kJ/mol})\]
\[\Delta G° = -627.52 \, \text{kJ/mol}\]

Таким образом, рассчитали изменение стандартной свободной энергии (ΔG°) для двух реакций 4AI + 3O2 = 2AI2O3 и 4Fe + 3O2 = 2Fe2O3. Полученные значения ΔG° показывают, что первая реакция (4AI + 3O2 = 2AI2O3) является спонтанной при стандартных условиях, так как ΔG° равно -3234.1904 kJ/mol, что отрицательно. Вторая реакция (4Fe + 3O2 = 2Fe2O3) также является спонтанной при стандартных условиях, так как ΔG° равно -627.52 kJ/mol, что также отрицательно.