Гальванические элементы

1.

2. Гальванические элементы

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.

4. Электрохимия

Электрохимия - это раздел химии изучающий
взаимные превращения химической и
электрической форм энергии.
Гальванические
элементы
Два электрода
Ионный проводник
(электролит).

5.

Анод (положительно заряженный электрод) –
на нем происходит окисление - отдача
электронов
Катод (отрицательно заряженный электрод) –
на нем происходит восстановление - прием
электронов

6.

Электрический потенциал - энергия,
которую необходимо затратить
(положительный потенциал) или которую
можно получить (отрицательный потенциал)
при переносе единицы электричества из
бесконечности в данную точку.

7.

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

8.

Гальванический элемент Даниэля-Якоби
Якоби Борис
Семёнович (Мориц
Герман) 1801-1874г.г.
Катод
Анод
Электролит
(растворы
солей)
+2
0
Zn0 Zn - 2e
+2
Cu Cu + 2e
Зарисовать!

9.

Объяснение:
При работе ГЭ0протекают процессы:
+2
- На аноде: Zn - 2e Zn (окисление, цинк
отдает электроны), поэтому цинковая пластина
уменьшается
+2
- На катоде: Cu + 2e Cu0 (восстановление,
медь принимает электроны), пластина
увеличивается
- движение электронов во внешней цепи от
цинка к меди
-2
- движение ионов SO4 к аноду
+2
- движение Zn и Cu+2 ек катоду.
- Zn/ZnSO4//CuSO4/Cu +
Схема гальванического элемента
(Запись схемы идет от анода к катоду)

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).

11. Электродвижущая сила элемента (ЭДС)

ЭДС элемента равна разности равновесных
электродных потенциалов катода и анода.
Е = катода - анода = Cu 0,34 – (-0,76) = 1,1 В.
Zn =
(На следующем слайде справочная таблица,
откуда нужно брать эти цифры).

12.

Стандартные электродные потенциалы некоторых металлов
Электрод Реакция
Na+/Na0
Mg2+/Mg0
Al3+/Al0
Mn2+/Mn0
Zn2+/Zn0
Fe2+/Fe0
Cd2+/Cd0
Co2+/Co0
Ni2+/Ni0
Sn2+/Sn0
Pb2+/Pb0
H+/½H2
Cu2+/Cu0
Ag+/Ag0
Au3+/Au0
Е0 , В
Na+ + ē → Na0
Mg2+ + 2 ē → Mg0
Al3+ + 3 ē → Al0
Mn2+ + 2 ē → Mn0
Zn2+ + 2 ē → Zn0
Fe2+ + 2 ē → Fe0
Cd2+ + 2 ē → Cd0
Co2+ + 2 ē → Cd0
Ni2+ + 2 ē → Ni0
Sn2+ + 2 ē → Sn0
Pb2+ + 2 ē → Pb0
H+ + ē → ½ H2
Cu2+ + 2 ē → Cu0
Ag+ + ē → Ag0
Au3+ + 3ē → Au0
– 2,71
– 2,38
– 1,66
– 1,18
– 0,76
– 0,44
– 0,40
– 0,28
– 0,25
– 0,14
– 0,13
0,00
+ 0,34
+ 0,80
+ 1,50

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.

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.

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).

16.

2. Магний имеет меньший потенциал
(-2,37 В) и является анодом, на нем идет
окисление:
0
+2
Mg – 2e- = Mg (1)
Цинк, потенциал которого выше и равен
-0,763 В, — катод, на нем идет
восстановление:
0
+2
Zn +2e-=Zn (2)

17.

3. Уравнение окислительновосстановительной реакции,
характеризующеe работу данного
гальванического элемента, можно
получить, сложив электронные
уравнения анодного (1) и катодного (2)
процессов:
0
+2
+2
0
Mg + Zn =Mg + Zn
4. ЭДС =
катода анода= ∆E0 Zn2+/Zn - ∆E0
Mg2+/Mg = -0,763 – (-2,37) =1,607B

18. Учебные задания

Оформить и выучить конспект по
материалам презентации.