lk13el_khim_potents_GE (1154117), страница 2

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 2)

K: О₂ + 2Н₂О + 4e  4ОН ^–

ТОР: 2Н₂ + О₂ + 2Н₂О  4Н⁺ + 4ОН ^–

Е⁰ _Э = Е⁰ _О2/ОН– - Е⁰ _Н+/Н2 = 0,401 - 0,0 В = 0,401 В

Уравнение Нернста:

●

Пример. Гальванический элемент O₂ / Cl₂

При стандартном состоянии (с.с.):

Е⁰ _О2/ОН– = 0,401 В - анод

Е⁰ _Cl2/Cl– = 1,359 В - катод

А : 4ОН ^–  О₂ + 2Н₂О + 4e

K: Cl₂ + 2e  2Cl ^– 2

ТОР: 4ОН ^– + 2Cl₂  О₂ + 2Н₂О + 4Cl ^–

Е⁰ _Э = Е⁰ _Cl2/Cl– - Е⁰ _О2/ОН– = 1,359 - 0,401 В = 0,958 В

Уравнение Нернста:

●

КОНЦЕНТРАЦИОННЫЕ ГЭ

элементы, составленные из одинаковых электродов, помещенных в растворы электролитов различной концентрации

Пример Zn / Zn ГЭ

/ \ Т = 298 К, Е⁰_Zn2+/Zn= – 0,763 В

ß ß

(1) в растворе (2) в растворе

ZnSO₄ ZnSO₄

а_Zn2+ =0,05 моль/л а_Zn2+ =0,001 моль/л

ß ß

Е^р_Zn2+/Zn= – 0,766 В Е^р_Zn2+/Zn= – 0,851 В

ß ß

более (+) катод более (–) анод

расчеты - по Уравнению Нернста:

● Е^р_Zn2+/Zn = Е⁰_Zn2+/Zn + (0,059/2) ^.lg а_Zn2+

А: Zn  Zn⁺² + 2e

K: Zn⁺² + 2e  Zn

Е _Э = – 0,766 В- (-0,851) = 0,085 В

Пример Н₂ / Н₂ ГЭ

/ \ Т = 298 К, Е⁰_Н+/Н2= 0,0 В

ß ß

(1) в растворе (2) в растворе

Н₂SO₄ Н₂SO₄

рН = 2 рН = 5

р_Н2 = 10 кПа р_Н2 = 100 кПа

ß ß

Е^р_Н+/Н2= – 0,1475 В Е^р_Н+/Н2= – 0,354 В

ß ß

более (+) катод более (–) анод

расчеты - по Уравнению Нернста:

● Е^р_Н+/Н2 = - 0,0259 ^. lg р_Н2 – 0,059 ^. рН

А: Н₂  2Н⁺ + 2e

K: 2Н⁺ + 2e  Н₂

Е _Э = – 0,1475 - (-0,354) = 0,2065 В

При работе ГЭ  вырабатывается электрический ток  под действием электрического тока  возникают потери :

► ΔЕ_А , ΔЕ_К – поляризационные потери на аноде и катоде за счет скопления продуктов реакции на электроде и за счет недостатка исходных веществ для реакции на электроде и за счет замедленности самой электрохимической реакции 

 { Е анода  более положительным

{ Е катода  более отрицательным

► ΔЕ _ОМ – омические потери в электролите ( ! ) и на электродах  ΔЕ _ОМ = R ^. I

В результате в ГЭ напряжение U - уменьшается.

U – напряжение ГЭ; U = Е_К – Е_А ( при I ≠ 0)

I(r₁ + r₂) - омическое падение напряжения;

r₁- сопротивление в проводниках с электронной;

проводимостью (проводники первого рода);

r₂- сопротивление в электролите (проводник второго

рода);

ΔЕ_А , ΔЕ_К – поляризация анода и катода.

график зависимости Е = f(i) –

поляризационные кривые ГЭ

Для увеличения ↑ U ГЭ необходимо:

► ↑ ΔЕ_Э ● ↑ а _{ионов, исх.} , ↑ р _{газов, исх.} ТОР

● ↓ а _{ионов, прод.} , ↓ р _{газов, прод.} ТОР

► ↓ ΔЕ_А ● ↑ температуру Т

↓ ΔЕ_К ● ↑ S _{электродов}

● использовать электроды –

катализаторы

► ↓ ΔЕ_ОМ ● ↑ температуру Т

● ↓ расстояния между электродами

● перемешивать электролит

● использовать добавки,

подвижные ионы,

увеличивающие

электропроводность

электролита.

Материальные расчеты для электрохимических процессов - по закону Фарадея  ток ( I ) пропорционален количеству вещества, прореагировавшему на электродах в единицу времени, т.е. скорости электрохимической реакции:

►  значение I для оценки скорости электрохимической реакции

Характеристики

Список файлов лекций