Для гальванического элемента принята следующая форма записи (на примере элемента Даниэля):
где вертикальная линия | обозначает границу раздела фаз, а двойная вертикальная линия || — солевой мостик. Электрод, на котором происходит окисление, называется анодом; электрод, на котором происходит восстановление, называется катодом. Гальванический элемент принято записывать так, чтобы анод находился слева.
Электродные полуреакции принято записывать как реакции восстановления (таблица 12.1), поэтому общая реакция в гальваническом элементе записывается как разность между реакциями на правом и левом электродах:
Правый электрод: Cu 2+ + 2e = Cu
Левый электрод: Zn 2+ + 2e = Zn
Общая реакция: Cu 2+ + Zn = Cu + Zn 2+
Потенциал E электрода рассчитывается по формуле Нернста:
,
где aOx и aRed — активности окисленной и восстановленной форм вещества, участвующего в полуреакции; E o — стандартный потенциал электрода (при aOx = aRed =1); n — число электронов, участвующих в полуреакции; R — газовая постоянная; T — абсолютная температура; F — постоянная Фарадея. При 25 o C
Стандартные электродные потенциалы электродов измеряются относительно стандартного водородного электрода, потенциал которого принят равным нулю. Значения некоторых стандартных электродных потенциалов приведены в таблице 12.1.
Электродвижущая сила (ЭДС) элемента равна разности потенциалов правого и левого электродов:
Если ЭДС элемента положительна, то реакция (так, как она записана в элементе) протекает самопроизвольно. Если ЭДС отрицательна, то самопроизвольно протекает обратная реакция.
Стандартная ЭДС равна разности стандартных потенциалов:
.
Для элемента Даниэля стандартная ЭДС равна
E o = E o (Cu 2+ /Cu) — E o (Zn 2+ /Zn) = +0.337 — (-0.763) = +1.100 В.
ЭДС элемента связана с 
G протекающей в элементе реакции:
G = — nFE.
Зная стандартную ЭДС, можно рассчитать константу равновесия протекающей в элементе реакции:
.
Константа равновесия реакции, протекающей в элементе Даниэля, равна
= 1.54 . 10 37 .
Зная температурный коэффициент ЭДС 
, можно найти другие термодинамические функции:
S =
H = G + T S = — nFE + .
Таблица 12.1. Стандартные электродные потенциалы при 25 o С.
Электрод
Электродная реакция
E o , В
PbSO4 + 2H2O
Пример 12-1. Рассчитать стандартный электродный потенциал пары Cu 2+ /Cu + по данным таблицы 11.1 для пар Cu 2+ /Cu и Cu + /Cu.
Cu 2+ + 2e = Cu G o = —nFE o = -2(96485 Кл . моль -1 )(+0.337 В) = -65031 Дж . моль -1 .
Cu + + e = Cu G o = —nFE o = -(96485 Кл . моль -1 )(+0.521 В) = -50269 Дж . моль -1 .
Cu 2+ + e = Cu + G o = —nFE o = -3(96485 Кл . моль -1 )E o = -14762 Дж . моль -1 ,
откуда E o = +0.153 В.
Пример 12-2. Составить схему гальванического элемента, в котором протекает реакция
Рассчитать стандартную ЭДС элемента при 25 o C, G o и константу равновесия реакции и растворимость AgBr в воде.
Ag | AgBr| Br — || Ag + | Ag
Правый электрод: Ag + + e = Ag E o = 0.7792 В
Левый электрод: AgBr + e = Ag + Br — E o = 0.0732 В
Общая реакция: Ag + + Br — = AgBr E o = 0.7260 В
G o = —nFE o = -(96485 Кл . моль -1 )(0.7260 В) = -70.05 кДж . моль -1
= 1.872 . 10 12
1/K= a(Ag + ) . a(Br — ) = m(Ag + ) . m(Br — ) . ( 
) 2 = m 2 ( ) 2
Отсюда, полагая = 1, получаем m = 7.31 . 10 -7 моль . кг -1
Пример 12-3. H реакции Pb + Hg2Cl2 = PbCl2 + 2Hg, протекающей в гальваническом элементе, равно -94.2 кДж . моль -1 при 298.2 K. ЭДС этого элемента возрастает на 1.45 . 10 -4 В при повышении температуры на 1К. Рассчитать ЭДС элемента и S при 298.2 K.
= 2 . 96485 . 1.45 . 10 -4 = 28.0 (Дж . моль -1. K -1 ).
G = H — T S = —nFE, откуда
= 
= 0.531 (В).
Ответ. S = 28. Дж . моль -1 K -1 ; E = 0.531 В.
12-1. Рассчитать стандартный электродный потенциал пары Fe 3+ /Fe по данным таблицы 12.1 для пар Fe 2+ /Fe и Fe 3+ /Fe 2+ . (ответ)
12-2. Рассчитать произведение растворимости и растворимость AgCl в воде при 25 o C по данным таблицы 12.1. (ответ)
12-3. Рассчитать произведение растворимости и растворимость Hg2Cl2 в воде при 25 o C по данным о стандартных электродных потенциалах. (ответ)
12-4. Рассчитать константу равновесия реакции диспропорционирования 2Cu + 
Cu 2+ + Cu при 25 o C. (ответ)
12-5. Рассчитать константу равновесия реакции ZnSO4 + Cd = CdSO4 + Zn при 25 o C по данным о стандартных электродных потенциалах. (ответ)
12-6. ЭДС элемента, в котором обратимо протекает реакция 0.5 Hg2Cl2 + Ag = AgCl + Hg, равна 0.456 В при 298 К и 0.439 В при 293 К. Рассчитать G, H и S реакции. (ответ)
12-7. Вычислить тепловой эффект реакции Zn + 2AgCl = ZnCl2 + 2Ag, протекающей в гальваническом элементе при 273 К, если ЭДС элемента E= 1.015 В и температурный коэффициент ЭДС = — 4.02 . 10 -4 В . K -1 . (ответ)
12-8. В гальваническом элементе при температуре 298 К обратимо протекает реакция Cd + 2AgCl = CdCl2 + 2Ag. Рассчитать изменение энтропии реакции, если стандартная ЭДС элемента E o = 0.6753 В, а стандартные энтальпии образования CdCl2 и AgCl равны -389.7 и -126.9 кДж . моль -1 соответственно. (ответ)
12-9. ЭДС элемента Pt | H2 | HCl | AgCl | Ag при 25 o C равна 0.322 В. Чему равен pH раствора HCl . (ответ)
12-10. Растворимость Cu3(PO4)2 в воде при 25 o C равна 1.6 . 10 -8 моль . кг -1 . Рассчитать ЭДС элемента Pt | H2 | HCl (pH = 0) | Cu3(PO4)2 (насыщ. р-р) | Cu при 25 o C. (ответ)
12-11. Три гальванических элемента имеют стандартную ЭДС соответственно 0.01, 0.1 и 1.0 В при 25 o C. Рассчитать константы равновесия реакций, протекающих в этих элементах, если количество электронов для каждой реакции n = 1. (ответ)
12-12. ЭДС элемента Pt | H2 | HBr | AgBr | Ag в широком интервале температур описывается уравнением: E o (В) = 0.07131 — 4.99 . 10 -4 (T — 298) — 3.45 . 10 -6 (T — 298) 2 . Рассчитать G o , H o и S o реакции, протекающей в элементе, при 25 o C. (ответ)
12-13. Для измерения pH раствора можно применять хингидронный электрод. (Хингидрон, Q . QH2, представляет собой комплекс хинона, Q = C6H4O2, и гидрохинона, QH2 = C6H4O2H2). Электродная полуреакция записывается как Q + 2H + + 2e QH2, стандартный потенциал E o = +0.6994 В. Если элемент Hg | Hg2Cl2 | HCl | Q . QH2 | Pt имеет ЭДС +0.190 В, каков pH раствора HCl . (ответ)
12-14. В гальваническом элементе обратимо протекает реакция CuSO4 + Zn = ZnSO4 + Cu. Рассчитать H и S реакции, если ЭДС элемента равна 1.960 В при 273 К и 1.961 В при 276 К. (ответ)
12-15. В элементе Вестона протекает реакция Cd + Hg2SO4 = Cd 2+ + 2Hg. Рассчитать ЭДС этого элемента при 303 K, если H и S протекающей в нем реакции равны соответственно -198.8 кДж . моль -1 и -7.8 Дж . моль -1 K -1 . (ответ)
12-16. H реакции Pb + 2AgCl = PbCl2 + 2Ag, протекающей в гальваническом элементе, равно -105.1 кДж . моль -1 . ЭДС этого элемента равна 0.4901 В при 298.2 K. Рассчитать ЭДС элемента при 293.2 K. (ответ)
Сервер создается при поддержке Российского фонда фундаментальных исследований
Не разрешается копирование материалов и размещение на других Web-сайтах
Вебдизайн: Copyright (C) И. Миняйлова и В. Миняйлов
Copyright (C) Химический факультет МГУ
Написать письмо редактору
4) 
5)
115. Какой рисунок соответствует зависимости молярной электроповодности () от концентрации (с) ?
1) 2) 3)
4) 5)
116. Как изменяется удельная электрическая проводимость электролитов с ростом их концентации?
3) характер зависимости различный для разных электролитов;
4) проходит через максимум;
5) при низких концентрациях падает, а затем начинает расти.
117. Как изменяется эквивалентная электрическая проводимость сильных электролитов с ростом их концентрации?
2) остается постоянной;
3) для разных электролитов зависимость разная;
4) при низких концентрациях растет, а затем падает;
5) проходит через максимум.
118. Зависимость 
является уравнением :
5) Дебая — Гюккеля; 2) Онзагера; 3) Кольрауша; 4) Оствальда; 5) Вант-Гоффа.
119. Может ли ЭДС цепи гальванического элемента быть величиной отрицательной?
1) Может принимать любые значения.
2) ЭДС в реальных растворах может быть отрицательной.
3) ЭДС всегда положительна, т. к. она связана с максимально полезной работой процесса, самопроизвольно протекающего в элементе.
4) ЭДС может быть отрицательной, если оба электрода обратимы и — DG= nFE.
5) ЭДС может быть отрицательной величиной, если выполняется условие
120. Может ли ЭДС цепи гальванического элемента быть величиной отрицательной?
1) Может принимать любые значения.
2) ЭДС в реальных растворах может быть отрицательной.
3) ЭДС всегда положительна, т. к. она связана с максимально полезной работой процесса, самопроизвольно протекающего в элементе.
4) ЭДС может быть отрицательной, если оба электрода обратимы и — DG= nFE.
5) ЭДС может быть отрицательной величиной, если выполняется условие
121. Что такое ЭДС гальванического элемента?
1) Наибольшая разность потенциалов правильно разомкнутой цепи, работающей в обратимых условиях.
2) Максимальная полезная работа реакции, протекающей в электрохимическом элементе.
3) Это мера электрической энергии, получаемой в гальваническом элементе.
4) ЭДС — это алгебраическая сумма положительных электродных потенциалов.
5) ЭДС — это суммарный результат всех процессов, происходящих на поверхности электрода.
122. Что называют стандартной электродвижущей силой (Е0) гальванического элемента?
1) ЭДС элемента, когда активности всех частиц, участвующих в электрохимической реакции, равны 1.
2) ЭДС элемента, измеренная при 25 0С.
3) ЭДС обратимо работающего гальванического элемента.
4) ЭДС гальванического элемента, равная максимально полезной работе.
5) ЭДС гальванического элемента, равная энергии Гиббса.
123. Чему соответствует стандартная ЭДС гальванического элемента?
1) Е0=nFE; 2) Е0=-nFE; 3) E0=
; 4) Е0=RTlnKC; 5) E0=-
.
124. Как связана ЭДС обратимо работающего гальванического элемента с максимально полезной работой?
1) Amax=nFE; 2) — Amax=nFE;3) Amax>nFE; 4) Amax 
G; 4) nFE£G; 5) все ответы не верны.
134. Константу равновесия реакции, протекающей в гальваническом элементе, можно определить на основании значения:
1) ЭДС (Е); 2) DS; 3) DH; 4) Е0; 5) ¶E/¶T.
135. Температурный коэффициент ЭДС показывает:
1) как изменяется ЭДС гальванического элемента при нагревании;
2) как изменяется ЭДС обратимо работающего гальванического элемента при замене сильного электролита на слабый;
3) во сколько раз изменяется ЭДС элемента при нагревании на 10;
4) во сколько раз изменяется ЭДС элемента при увеличении концентрации электролита;
5) все ответы не верны.
136. В каком уравнении содержится ошибка?
1) DG=-nFE; 2) Amax=nFE; 3) E=E0+
;
137. Стандартным водородным электродом называется тот.
1) электрод, у которого активность ионов гидроксония равны единице при температуре 298 К;
2) электрод, у которого давление при любых температурах равно одной атмосфере;
3) электрод, у которого при любой температуре активность ионов гидроксония равна единице, а давление равно 1 атмосфере.
4) электрод, у которого при любой температуре активность ионов гидроксония равна единице;
5) электрод, у которого при температуре 298 К давление равно 1 атмосфере.
138. Как изменяется электродный потенциал водородного электрода при увеличении давления водорода?
1) Потенциал водородного электрода не зависит от давления, т. к.
, а 
=0.
2) Электродный потенциал будет уменьшаться, т. к.
,а =0.
3) Электродный потенциал будет увеличиваться, т. к.
, а =0.
4) Электродный потенциал будет уменьшаться, т. к.
, а =0.
5) Электродный потенциал будет увеличиваться, т. к.
, а =0.
139. К какому типу электродов относится электрод Ni2+/Ni.
3) к сложным окислительно-восстановительным электродам;
4) к ион-селективным электродам;
5) все ответы не верны.
140. К какому типу электродов относится электрод Cl-/Cl2,Pt.
3) к сложным окислительно-восстановительным электродам;
4) к ион-селективным электродам;
5) все ответы не верны.
141. 
схема относится…
1) химическим цепям;
2) концентрационным цепям;
3) к цепям первого рода;
4) к ионселективным цепям;
5) все ответы не верны.
142. Какая схема соответсвует окислительно-восстановительному электроду?
143. Какая схема соответсвует электроду второго рода?
144. Какая схема соответсвует газовому электроду?
145. Как изменяется электродный потенциал хлорного электрода при увеличении давления?
1) Потенциал хлорного электрода не зависит от давления;
2) Потенциал хлорного электрода будет увеличиваться, т. к.
e=e0+
;
3) Потенциал хлорного электрода будет уменьшаться, т. к.
e=e0+
;
4) Потенциал хлорного электрода будет увеличиваться, т. к.
e=e0+
;
5) Потенциал хлорного электрода будет уменьшаться, т. к.
e=e0+
.
146. Если в гальваническом элементе оба электрода одинаковы, на них протекают одинаковые полуреакции, но в противоположных направлениях, то такие цепи относятся:
2) к концентрационным;
4) к сложным окислительно–восстановительным;
5) такие системы не существуют.
147. Если в гальваническом элементе электроды разные, на них протекают разные полуреакции, а энергия суммарной реакции переходит в электрическую, то такие цепи называют:
5) все ответы не верны.
1) СdCl2/Cd ; 2) Cd 2+ /Cd и Сl -,/AgCl, Ag 3) Cl — /AgCl, Ag 4) нет электродов II рода; 5) все ответы не верны.
1) H+ /H2,Pt ; 2) Fe 3+ ,Fe2+/Pt; 3) H+ /H2, Pt и Fe 3+ ,Fe2+/Pt; 4) элемент не содержит электрод II рода; 5) все ответы не верны.
150. Электрод e0Н
0, 0Н 
/О, Pt относится:
1) к электроду I рода;
2) к электроду II рода;
3) к окислительно-восстановительным электродам;
Искусство Жизни
О том чему Вас не научат.
читайте внимательно, суть не в том какая нагрузка, а в том что падает ток потребления при подключении ее!
В физике и инженерии нас всегда учили бороться с обратной эдс – спрашивается зачем!? Ни один физик ортодокс не может ответить на этот вопрос! А ведь эту энергию можно полезно использовать – только вот ведь незадача там не действуют стандартные законы физики! С обратной эдс возникает отрицательное напряжение, часто называемое отрицательным электричеством. В эксперименте с импульсным трансформатором на частоте 100 кгц, отделил отрицательную полуволну во вторичной обмотке (результат размагничивания сердечника) стандартным выпрямительным диодом и подключил 10 светодиодов (ток потребления 200 мА) параллельно. В холостом режиме импульсный источник потреблял ток в 280 мА, при подключении 10 светодиодов (к отрицательной полуволне) в вторичной обмотке трансформатора. Общий ток потребления падал до 190 мА! Замерялось двумя приборами одновременно. Потом Подключил еще 10 светодиодов, всего 20шт – номинальный ток потребления 400 мА. Общий ток потребления упал до 120 мА. При этом все светодиоды горели в полную яркость. Тут пришла идея измерить потребляемый ток светодиодов, и я подключил конденсатор для правильности измерения как фильтр, чтобы измерять постоянную составляющую. К моему удивлению яркость светодиодов слегка уменьшилась, но незначительно, а прибор показал ток потребления 20 светодиодов 40 мА. – Казалось бы – полный бред! Я по образованию инженер и работал инженером, сейчас занимаюсь ремонтом цифровой техники – вот и думаю, может я что упустил, может, есть объяснение стандартное и пригласил своих коллег по работе, толковые ребята тоже инженеры по образованию. Посмотрев на это с удивлением просто развели руками, никто не смог объяснить, почему и как такое может быть, чтобы общий ток потребления дважды падал при подключении нагрузки 1й и 2й. Данную схему и фото опытов я показал своему знакомому профессору, он преподавал ТОЭ в университете, на что он сказал – я конечно предполагаю в чем дело но до конца понять не могу (почесав затылок).
Хочу добавить, при подключении еще большей нагрузки – попытка выйти за рамки кпд 1, ферритовый сердечник видимо перемагничивается, в результате на входе начинает потреблять очень большой ток до 4 ампер. И совершенно очевидно в данном опыте при подключении нагрузки к отрицательной полуволне во вторичной обмотке (то есть при размагничивании сердечника), на его намагничивание тратится меньше энергии, о чем свидетельствует падение потребляемого тока при подключении нагрузки 1 и нагрузки 2. Потребление энергии нагрузкой идет во время отсутствия импульса в первичной обмотке, таким образом, работа совершается только над намагничиванием сердечника.
Есть аналогичные опыты у господина Мельниченко (трансформатор Мельниченко), там он говорит о резонансе. Резонанс в импульсных системах хорошее и полезное дело, но в данном случае к эффекту не имеет никакого отношения!
Самое верное – это считать, что на сегодняшний день мы ни черта не знаем, не понимаем, а ортодоксальная физика уже не состоятельна, недостаточно объясняет (подчеркну, объясняет именно) как устроен и работает «мир»!
Важно заметить! Изучая поставленные опыты людей, которые добились, каких либо эффектов заметил: что истинный смысл затрагивается лишь в скользь ввиду осторожности ну или же полный увод в сторону от истинного смысла (как правило, это когда уже кто следует, намекнет человеку чтобы молчал в тряпочку по данной теме!) Так и вышло с господином Мельниченко, у него несколько хороших опытов, в которых присутствуют эффекты, не поддающиеся пока объяснению ортодоксальной физикой. Так вот Мельниченко уже как года пол или даже год не выходит на связь, а из его сайта сделали коммерческий проект. И то, что показывают там и рассказывают за деньги явный увод в сторону! Еще хорошим примером будет Джон Бедини с своим изобретением, а в нем он ведь только намекает на то, что происходит и колесо с магнитами это так для отвода глаз! Джон Хатчисон который добился левитации любых предметов и изменения молекулярного состояния – тоже молчит в тряпочку! И все потому, что людям жить хочется! Бедини в своей лекции открыто говорит: — Ребята построите большой генератор и будете орать об этом и Вы вскоре исчезните как многие ученые и изобретатели!
