Алгоритм розв’язання задач

1. Визначити умови задачі та записати рівняння дисоціації.

1. 2. Вибрати потрібну формулу.

2. 3. Підставити данні задачі і провести розрахунок.

3. 4. Зробити висновок.

Приклад розв’язання задачі за алгоритмом

Визначити і рН 0,1 М розчинуNH₄OH, . Зробити висновки про силу електроліту та реакцію середовища.

З формули (2) знаходимо

0,1 М розчин NH₄OH – слабкий електроліт (=1%, К_Д=10^-5)

Запишемо рівняння дисоціаціі

Концентрація ОН^—іонів в розчині дорівнює

моль/л.

З формули (7) рОН=-lg[OH^-]=3.

З формули (8) pH+pOH=14→ pH=14-pOH=14-3=11;

pH>7, середовище в розчині NH₄OH – лужне.

Висновок:0,1 М розчин NH₄OH – слабкий електроліт (=1%, К_Д=10^-5)

pH>7, середовище в розчині NH₄OH – лужне.

Методика рішення задач з теми «Гальванічні елементи»

Щоб розв’язати задачі з цієї теми, треба знати будову гальванічних елементів (ГЕ), їх види, стадії роботи, мати уяви про стандартний електродний потенціал (Е⁰, В), рівняння Нернста для розрахунку електродного потенціалу (Е⁰, В), його залежність від різних факторів, розрахунок ЕРС (ΔЕ), правила запису електрохімічних формул ГЕ, напіврівняння анодного і катодного процесів, обчислювання можливості роботи ГЕ.

Головне, що треба знати при розв’язанні цих задач, що:

Анод (А) – це більш активний електрод з меншим значенням електродного потенціалу;

Катод (К) - це менш активний електрод з більшим значенням електродного потенціалу;

При роботі ГЕ анод окислюється, а на катоді йде відновлення електроліту, у який він занурен.

Рівняння Ернста (1),

де Е, Е⁰ – відповідно електрдний та стандартний електродний потенціали металу,

n – кількість електронів, що приймають участь в електродному процессі,

С_М – молярна концентрація розчину солі металу.

Можливість роботи ГЕ обчислюють за допомогою значення вільної енергії Гіббса (2),

де n – кількість електронів, що приймаютьучасть в електродному процесі, F – стала Фарадея (96500 Кл/моль),

ЕРС (ΔЕ), ЕРС=Е_К-Е_А (3).

Алгоритм розв’язання задач

1. Виявити в ГЕ (А) і (К), за значеннями електродних потенціалів (Е⁰ – беремо в ряду напруг металів Н.Н.Бекетова).

2. Записати:

1. електрохімічну формулу ГЕ;

2. електронне напіврівняння анодного процесу;

3. електронне напіврівняння катодного процесу;

4. сумарне рівняння роботи ГЕ;

2. Привести розрахунок ЕРС (ΔЕ).

3. Обчислити можливість роботи ГЕ і зробити висновок.

Приклад розв’язання задачі за алгоритмом

Запишіть електрохімічну формулу ГЕ, складеного зі стандартного магнієвого електрода, зануреного у розчин своєї солі та залізного електрода, зануреного в 0,01 М розчин FeSO₄. Запишіть електронні напіврівняння анодного та катодного процесів та сумарне рівняння реакції. Розрахуйте ЕРС та ΔG цього ГЕ. Зробіть висновки про можливість роботи цього ГЕ та залежність електродного потенціалу від концентрації електроліту, у який занурен електрод.

Задачу розв’язуємо згідно алгоритму.

1. Знаходимо в ряду напруг М.М. Бекетова .

2. Розрахуємо , користуючись рівнянням Нернсту (1):

C_M=10^-2 M)

При розведенні розчину електроліту, у який занурен електрод, його електродний потенціал зменшується, а активність збільшується.

, , тому магнієвий електрод буде анодом (А), а залізний – катодом (К).

3. Запишемо електрохімічну формулу ГЕ:

(А) Mg | Mg²⁺||Fe²⁺SO₄ | Fe (K)

^{-2,38 1 M 0,01 M -0,50}

електронне напіврівнення анодного процесу: Mg⁰ - 2ē → Mg²⁺ 1

+

електронне напіврівняння катодного процесу: Fe²⁺ + 2ē → Fe⁰ 1

Сумарне рівняння: Mg⁰+Fe²⁺→Mg²⁺+Fe⁰

4. Розрахуємо ЕРС з рівняння (3):

ЕРС(ΔЕ)=Е_К-Е_А=-0,50-(-2,38)=1,88 (В).

5.Обчислимо ΔG з рівняння (2):

ΔG<0 – ГЕ буде робити.