Студопедия

Главная страница Случайная лекция


Мы поможем в написании ваших работ!

Порталы:

БиологияВойнаГеографияИнформатикаИскусствоИсторияКультураЛингвистикаМатематикаМедицинаОхрана трудаПолитикаПравоПсихологияРелигияТехникаФизикаФилософияЭкономика



Мы поможем в написании ваших работ!




Химические источники тока

Читайте также:
  1. I. Актуарные расчеты, их виды и источники.
  2. I. Источники Соборного Уложения 1649 г.
  3. Аварийно-опасные химические вещества: общая характеристика
  4. Антропогенные опасности среды обитания: источники и уровни загрязнения гидросферы.
  5. Антропогенные опасности среды обитания: источники и уровни загрязнения литосферы.
  6. Биогеохимические круговороты
  7. Биогеохимические принципы Вернадского
  8. Биохимические и генетические механизмы лекарственной устойчивости микроорганизмов.
  9. Биохимические маркеры повреждения миокарда
  10. Вопрос. Законодательные источники курса.

Химические источники тока (ХИТ) – это системы для непосредственного превращения химической энергии окислительно-восстановительной реакции в электрическую. В настоящее время существует очень большое число типов ХИТ: гальванические, комбинированные, резервные, топливные элементы, аккумуляторы. Основной отличительной особенностью аккумуляторов является то, что реакции, протекающие в них, являются обратимыми, поэтому их можно заряжать и использовать не один раз. Условное обозначение ХИТ:

(а) / электролит // электролит / (к)

или (а) / электролит / (к) ,

где (а) – материал анода (электрода, на котором идет процесс окисления);

(к) – материал катода (электрода, на котором идет процесс восстановления);

/ – поверхность раздела электролит - раствор или расплав электролита;

// – поверхности раздела пространственно удалены друг от друга. При работе источников тока в них протекают достаточно сложные, многостадийные процессы. Условия, необходимые для получения электрического тока в ХИТ:

· ХИТ должен содержать два электрода с различными потенциалами;

· процессы окисления и восстановления должны быть пространственно разделены;

· внешняя и внутренняя цепи должны быть замкнуты.

 

Далее будут рассмотрены примеры только гальванических элементов.

Пример 1. Схема гальванического элемента:

Zn / ZnSO4 // H2SO4 / H2 (Pt) .

Слева – цинковый электрод, погружённый в раствор сульфата цинка, справа – стандартный водородный электрод (платиновая пластина в растворе серной кислоты). Условия работы гальванического элемента будем считать стандартными, т.е. потенциал электрода из цинка потенциал водородного (платинового) электрода В. Условие самопроизвольного протекания окислительно-восстановительной реакции -> , следовательно, на правом электроде будет идти полуреакция восстановления (платина - катод), а на левом – окисления (цинк - анод):

· анодный процесс - Zn - 2ē = Zn2+;

· катодный процесс - 2Н+ + 2ē = Н2 .

Ионное и молекулярное уравнения реакции, на которой основана работа гальванического элемента:

Zn + 2Н+ = Zn2+ + Н2 ; Zn + Н2SO4 = ZnSO4 + Н2 .

Электроны, отдаваемые цинком, по внешней цепи перемещаются к катоду, а в противоположном направлении, по внутренней цепи, перемещаются отрицательно заряженные ионы SO42—:

ē

(-) (+)

(а) Zn / ZnSO4 // H2SO4 / H2 (Pt) (к)

SO42—

 
 


ЭДС любого ХИТ рассчитывается как разность =. Значение ЭДС должно быть больше нуля.

Пример 2. Схема гальванического элемента:

Al / Al2(SO4)3 0,005M // KСlO3; KCl; H2SO4 / (C)

Слева – алюминиевый электрод, погружённный в раствор сульфата алюминия с концентрацией 0,005 моль/л (при обозначении молярной концентрации обозначение размерности моль/л часто заменяют буквой М), справа – графитовый электрод в растворе двух солей при стандартных условиях. Потенциал алюминиевого электрода необходимо рассчитать по уравнению (2):

.

В условиях указана концентрация соли, ионы алюминия образуются при её диссоциации: Al2(SO4)3 = 2Al3+ + 3SO42—, поэтому [Al3+] = =. Таким образом,

.

Потенциал на графитовом электроде равен стандартному потенциалу окислительно-восстановительной пары СlO3/Cl: =1,45 В.

> , т.е. в левом полуэлементе находится восстановитель (идёт полуреакция окисления, алюминий – анод), в правом – окислитель (идёт полуреакция восстановления, графитовый электрод – анод).



Анодный процесс Al - 3ē = Al3+ 2

катодный процесс - СlO3 + 6H+ + 6ē = Cl + 3H2O 1

Ионное и молекулярное уравнения реакции:

2Al + ClO3 + 6H+ = 2Al3+ + Cl + 3H2O,

2Al + KClO3 + 3H2SO4 = Al2(SO4)3 + KCl + 3H2O.

Условная схема работы гальванического элемента:

ē

 
 


(-) (+)

(а) Al / Al2(SO4)3 // KСlO3; KCl; H2SO4 / (C) (к)

SO42—

 
 


ЭДС = 1,45 – (-1,70) = 3,15 В.


<== предыдущая страница | следующая страница ==>
Электродные потенциалы. Направление ОВР | КОРРОЗИЯ МЕТАЛЛОВ

Дата добавления: 2014-02-27; просмотров: 414; Нарушение авторских прав




Мы поможем в написании ваших работ!
lektsiopedia.org - Лекциопедия - 2013 год. | Страница сгенерирована за: 0.008 сек.