Гальванические элементы с пассивными электродами.
В этом случае металл электрода не поддается изменению во время электродного процесса, а лишь принимает участие в передачи электронов от восстановленной формы к окисленной форме вещества. Например:
(-) Pt | Fe2+,Fe3+ || Mn4-,Mn2+,H+ | Pt (+) (10.9)
В этом случае роль инертных электродов играет платина.
На платиновом аноде окисляется железо (ИИ):
Fe2+-e-=Fe3+ | n=1; [Ox] = [Fe3+] ; [Red] = [Fe2+]
на платиновом катоде восстанавливается Мn+7:
MnО4- + 8H+ + 5e = Mn2+ + 4H2О| n=5; [Ox]=[MnО4-][H+]8; [Red]=[Mn2+]
Суммарная реакция: 5Fe2+ + MnО4- + 8H+ = 5Fe3+ + Mn2+ +4H2O.
При этом 
.
Если все концентрации равняются 1, то из таблиц:
ЭДС = EК - EА =1.51-0.77=0.74 В
Может быть лишь один нейтральный электрод, например медь в элементе Вольта:
(-) Zn|Zn2+||H+H2|Cu (+)
a) Zn-2e®Zn2+ (к) 2H+ + 2e-®H2
3. Концентрационные гальванические элементы, это такие, которые составлены из одинаковых электродов, погруженных в раствор одного и того же электролита, которые различаются только концентрацией. Как и раньше ЭДС этого элемента равняется разности jК - jА ;
Например:
Zn | ZnSO4 (0.001M) || ZnSO4 (0.1M) | Zn
E1=-0.76 + 
×lg(0.001) = -0.8485 B
Е2=-0.76 + ×lg(0.1) = -0.7895 B
ЭДС=-0.7895-(-0.8485) = 0.059 В
Так как E1<E2, то левый электрод – отрицательный (анод). Электроны в наружном слое тока будут протекать от левого электрода к правому.
* * *
Изменение потенциалов электродов во время работы гальванических элементов называется гальванической поляризацией. При этом значение электродных потенциалов анода и катода изменяются в направлении уменьшения их разности:
|
|
|
- на аноде потенциал повышается вследствие увеличения ионов металла у анода (концентрационная поляризация) или образование защитной пленки, которая защищает анод (пленочная поляризация): например во время коррозии железа Fe(OH)3, Fe2O3, FeOCl и прочие.
- на катоде потенциал снижается вследствие недостаточно быстрого связывания электронов, уменьшения концентрации окислителя возле катода, или адсорбции водорода на поверхности катода (газовая поляризация).
Уменьшение поляризации гальванического элемента называется деполяризацией, а те вещества, которые используются для этой цели называются деполяризаторами. Есть катодные деполяризаторы – окислители: MnО2; O2; K2Cr2O7 ионы Cu2+ и прочие.
Анодные деполяризаторы – вещества, которые снижают концентрацию ионов металла, мешают образованию защитной пленки, или разрушают ее.
Аккумуляторы
Например, свинцовый аккумулятор:
2PbSO4 + 2H2O = Pb + PbО2 + 2H2SO4 (зарядка аккумулятора)
Pb + PbО2 + 2H2SO4 = 2PbSO4 + 2H2O (разряжение аккумулятора)
При зарядке аккумулятора на катоде оседает свинец, а аноде - PbО2
После зарядки - Pb | H2SO4 | PbО2
на катоде идет процесс: PbSO4 + 2e + 2H+ → Pb0↓ + H2SO4 или Pb2++2e→Pb0↓
|
|
|
На аноде идет процесс: PbSO4-2e + SO42- → Pb(SO4)2 Pb2+-2e→Pb+4
2PbSO4→Pb0+Pb(SO4)2 2Pb2+→Pb0+Pb4+
Далее протекает реакция гидролиза 
Дата добавления: 2020-12-22; просмотров: 116; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!