Какова величина электродного потенциала серебряно-цинкового гальванического элемента, если электроды состоят

Степан

50

Хорошо, давайте решим эту задачу пошагово.

1. Вначале нам нужно рассмотреть реакцию, которая происходит в данном гальваническом элементе. В данном случае, реакция это окислительно-восстановительная реакция между серебром (Ag) и цинком (Zn):

\[Zn(s) \rightarrow Zn^{2+}(aq) + 2e^-\]
\[2Ag^{+}(aq) + 2e^- \rightarrow 2Ag(s)\]

2. Теперь, чтобы определить величину электродного потенциала нашего гальванического элемента, нам нужно знать стандартные потенциалы обоих полуреакций.
Значение стандартного потенциала обозначается как \(E^\circ\). Потенциалы измеряются в вольтах (В).
Для данной реакции, \(E^\circ\) для цинка (Zn) равно -0.76 В, а для серебра (Ag) - 0.80 В.

3. Для серебра-цинкового гальванического элемента, общий потенциал \(E^\circ_{cel}\) может быть рассчитан как разность стандартных потенциалов полуреакций.

\[E^\circ_{cel} = E^\circ_{cathode} - E^\circ_{anode}\]
где \(E^\circ_{cathode}\) - потенциал катодного полуреакции, \(E^\circ_{anode}\) - потенциал анодного полуреакции.

В данном случае, серебро (Ag) является катодом, а цинк (Zn) - анодом.

4. Теперь нам нужно рассчитать активности катионов в растворах. Для этого мы будем использовать формулу для расчета активности:

\[a = \frac{[A^{n+}]}{C_{standard}}\]
где \([A^{n+}]\) - концентрация катиона, \(C_{standard}\) - стандартная концентрация, \(n\) - заряд катиона.

Для цинка (Zn) с концентрацией катиона 0.002 моль/л, активность будет равна:
\[a_{Zn} = \frac{0.002}{1} = 0.002\]

Для серебра (Ag) с концентрацией катиона 0.002 моль/л, активность будет равна:
\[a_{Ag} = \frac{0.002}{1} = 0.002\]

5. Теперь мы можем рассчитать \(E^\circ_{cel}\) для серебряно-цинкового гальванического элемента, используя полученные значения активностей катионов и стандартные потенциалы:

\[E^\circ_{cel} = E^\circ_{cathode} - E^\circ_{anode}\]

Для нашей задачи, \(E^\circ_{cel} = -0.80 - (-0.76) = -0.04\) В

6. И, наконец, давайте изобразим схему нашего серебряно-цинкового гальванического элемента:

\[Zn(s) | Zn^{2+}(aq) || Ag^{+}(aq) | Ag(s)\]

где символ "|" обозначает границу фаз, символ "||" обозначает границу между фазами и символ "(s)" обозначает твёрдую фазу, а символ "(aq)" - аддуктивный раствор.

Итак, величина электродного потенциала для данного серебряно-цинкового гальванического элемента составляет -0.04 В. Важно отметить, что эти значения были рассчитаны для условий стандартного состояния (температура 298K, давление 1 атм), и могут изменяться в других условиях.