Гальванические элементы

Слайд 3

Учебная цель:
10.2.3.4 использовать таблицу стандартных электродных потенциалов для прогнозирования возможности протекания

химических реакций в водных растворах; 10.2.3.5 понимать гальванический элемент как устройство для преобразования энергии химической реакции в электрическую; 10.2.3.6 объяснять принцип работы гальванических элементов.

Слайд 4

Электрохимия
Электрохимия - это раздел химии изучающий взаимные превращения химической и электрической

форм энергии.

Гальванические
элементы

Два электрода
Ионный проводник (электролит).

Слайд 5

Анод (положительно заряженный электрод) – на нем происходит окисление - отдача

электронов
Катод (отрицательно заряженный электрод) – на нем происходит восстановление - прием электронов

Слайд 6

Электрический потенциал - энергия, которую необходимо затратить (положительный потенциал) или которую

можно получить (отрицательный потенциал) при переносе единицы электричества из бесконечности в данную точку.

Слайд 7

Малоактивный металл
Активный металл
Разность (скачок) потенциалов, возникающая между металлом и жидкой фазой,

называется электродным потенциалом ϕ

Слайд 8

Гальванический элемент Даниэля-Якоби
Якоби Борис Семёнович (Мориц Герман) 1801-1874г.г.
Электролит
(растворы солей)
Анод
Катод
Зарисовать!

Слайд 9

При работе ГЭ протекают процессы:
- На аноде: Zn - 2e ↔Zn

(окисление, цинк отдает электроны), поэтому цинковая пластина уменьшается
- На катоде: Cu + 2e ↔Cu (восстановление, медь принимает электроны), пластина увеличивается
- движение электронов во внешней цепи от цинка к меди
- движение ионов SO4 к аноду
- движение Zn и Cu к катоду.

-2

Объяснение:

Схема гальванического элемента

(Запись схемы идет от анода к катоду)

Слайд 10

Объяснение схемы гальванического элемента
Вертикальная линия - поверхность раздела между металлом

и раствором, две линии — границу раздела двух жидких фаз — пористая перегородка (или соединительная трубка, заполненная раствором электролита).

Слайд 11

Электродвижущая сила элемента (ЭДС)
ЭДС элемента равна разности равновесных электродных потенциалов

катода и анода.

Е = ϕкатода - ϕанода = ϕCu - ϕZn = 0,34 – (-0,76) = 1,1 В.

(На следующем слайде справочная таблица, откуда нужно брать эти цифры).

Слайд 12

Электрод Реакция Е0 , В
Na+/Na0 Na+ + ē → Na0 –

2,71
Mg2+/Mg0 Mg2+ + 2 ē → Mg0 – 2,38
Al3+/Al0 Al3+ + 3 ē → Al0 – 1,66
Mn2+/Mn0 Mn2+ + 2 ē → Mn0 – 1,18
Zn2+/Zn0 Zn2+ + 2 ē → Zn0 – 0,76
Fe2+/Fe0 Fe2+ + 2 ē → Fe0 – 0,44
Cd2+/Cd0 Cd2+ + 2 ē → Cd0 – 0,40
Co2+/Co0 Co2+ + 2 ē → Cd0 – 0,28
Ni2+/Ni0 Ni2+ + 2 ē → Ni0 – 0,25
Sn2+/Sn0 Sn2+ + 2 ē → Sn0 – 0,14
Pb2+/Pb0 Pb2+ + 2 ē → Pb0 – 0,13
H+/½H2 H+ + ē → ½ H2 0,00
Cu2+/Cu0 Cu2+ + 2 ē → Cu0 + 0,34
Ag+/Ag0 Ag+ + ē → Ag0 + 0,80
Au3+/Au0 Au3+ + 3ē → Au0 + 1,50

Стандартные электродные потенциалы некоторых металлов

Слайд 13

Аккумуляторы - источники тока, в которых химическая энергия превращается в электрическую

энергию, а электрическая энергия снова в химическую.
Свинцовый аккумулятор Pb / PbSO4 / PbO2
Pb + PbO2 + 2H2SO4 = 2PbSO4 + 2H2O
При разрядке: (Pb0 – 2e = Pb+2) на аноде, а PbO2 восстанавливаясь на катоде (Pb+4 + 2e = Pb+2) превращается в PbSO4.

Слайд 14

Пример задачи
Составьте схему гальванического элемента, в котором электродами являются магниевая и

цинковая пластинки, опущенные в растворы их солей. Какой металл является анодом, какой катодом? Напишите уравнение окислительно-восстановительной реакции, протекающей в этом гальваническом элементе, и вычислите его ЭДС.

Слайд 15

Решение:
1. Схема данного гальванического элемента:
(-) Mg׀ Mg+2 ׀ ׀ Zn+2 ׀

Zn (+)
Вертикальная линия - поверхность раздела между металлом и раствором, две линии — границу раздела двух жидких фаз — пористая перегородка (или соединительная трубка, заполненная раствором электролита).

Слайд 16

2. Магний имеет меньший потенциал
(-2,37 В) и является анодом,

на нем идет окисление:
Mg – 2e- = Mg (1)
Цинк, потенциал которого выше и равен -0,763 В, — катод, на нем идет восстановление:
Zn +2e-=Zn (2)

Слайд 17

3. Уравнение окислительно-восстановительной реакции, характеризующеe работу данного гальванического элемента, можно

получить, сложив электронные уравнения анодного (1) и катодного (2) процессов:
Mg + Zn =Mg + Zn
4. ЭДС = ϕкатода - ϕанода= ∆E0 Zn2+/Zn - ∆E0 Mg2+/Mg = -0,763 – (-2,37) =1,607B

Гальванические элементы

Содержание