Электроды и электродные процессы в гальваническом элементе

Задача 2.3: Гальванический элемент состоит из двух стандартных металлических электродов (см. табл. 4). Укажите анод и катод и знаки их зарядов; запишите уравнения электродных процессов и схему гальванического элемента. Составьте уравнение токообразующей реакции в ионной и молекулярной форме.

Таблица 4 – Варианты заданий

Для решения данной задачи воспользуйтесь рядом СЭП.

Помните, что анод – это электрод с меньшим потенциалом, а катод – с большим.

Пример решения задачи:

Гальванический элемент состоит из двух стандартных электродов – алюминиевого Al/AlCl₃ и цинкового Zn/ZnCl₂.

Учитывая значение СЭП: алюминиевый электрод (φ⁰ = -1.66 В), имеющий меньшее значение φ⁰, является восстановителем, на нем происходит процесс окисления, то есть анодный процесс

Al⁰ – 3e = Al³⁺, электрод Al/Al³⁺ - анод

Цинковый электрод с большим значением СЭП (φ⁰ = -0.76 В) является окислителем, на нем протекает процесс восстановления, т.е. катодный процесс

Zn²⁺ +2e = Zn⁰, электрод Zn/Zn²⁺ - катод

Всегда соблюдается соотношение φ_катода > φ_анода.

При работе гальванического элемента электроны по внешней цепи передаются от анода к катоду, следовательно, анод заряжается отрицательно, а катод – положительно.

Схему гальванического элемента принято записывать в строку, слева – анод, справа – катод с указанием знака заряда

A(-): Al/AlCl₃ || ZnCl₂/Zn :(+)K

Двойная черта означает внутреннюю цепь (контакт между электролитами), она представляет проницаемую для анионов диафрагму или электролитический мост, по которому диффундируют анионы из катодного пространства в анодное.

Уравнение токообразующей реакции составляется с учетом электронного баланса.

Ионное уравнение: 2Al + 3Zn²⁺ = 2 Al³⁺ + 3Zn

Молекулярное уравнение: 2Al + 3ZnCl₂ = 2AlCl₃ + 3Zn