Вопрос школьника
Вычислите значение э.д.с. гальванического элемента:
(-) Mg / MgSO4 // CuSO4 / Cu (+)
Напишите процессы на аноде и катоде, реакцию, генерирующую ток, и определите в кДж энергию химической реакции, превращающуюся в электрическую.
Ответ от учителя
Для вычисления э.д.с. гальванического элемента необходимо вычислить разность потенциалов между электродами. Потенциал анода (Mg) можно найти в таблице стандартных потенциалов, а потенциал катода (Cu) равен 0,34 В. Таким образом, э.д.с. гальванического элемента равна:
E = E(Cu) — E(Mg) = 0,34 В — (-2,37 В) = 2,71 В
На аноде происходит окисление магния:
Mg -> Mg2+ + 2e-
На катоде происходит восстановление меди:
Cu2+ + 2e- -> Cu
Реакция, генерирующая ток, происходит внутри элемента и связана с переносом электронов от анода к катоду. При этом энергия химической реакции превращается в электрическую. Энергия химической реакции может быть вычислена по формуле:
ΔG = -nFE
где ΔG — изменение свободной энергии, n — количество перенесенных электронов, F — постоянная Фарадея (96485 Кл/моль), E — э.д.с. гальванического элемента.
Для данного элемента количество перенесенных электронов равно 2, поэтому:
ΔG = -2 * 96485 Кл/моль * 2,71 В = -524,5 кДж/моль
Таким образом, энергия химической реакции, превращающейся в электрическую, равна 524,5 кДж/моль.
