1863
358
471
всего задач:
всего разделов:
активных пользователей:
  Login: (регистрация)
  Пароль:
    

30 мартра 2005

Форумы снова функционируют.

21 декабря 2004

Видимо в связи с обнаруженными дырами в phpBB, форум был взломан, а через него взломано и всё остальное содержимое ceemat.ru. Всё кроме форума восстановлено, ведется дискуссия по поводу его сохранения.
Приносим извинения за неудобства.

29 сентября 2004

Форум обновился до версии 2.0.10

15 мая 2004

Новый раздел: "Программирование"

16 апреля 2004 года

Задачи Ярославского турнира математических боев — 124 задачи с решениями.

29 марта 2004

Таллинская викторина: занимательные вопросы и задачи для увлеченных химией.

Rambler's Top100

Костромской ЦДООШ СУНЦ МГУ - Школа им. А. Н. Колмогорова.\r\nОфициальный сайт

10 класс (10)

Авторы задач и решений:

С.С. Чуранов, М.Д. Решетова, И.В. Трушков, Г.А. Середа

Один из гальванических элементов представляет собой стеклянный сосуд, в который погружен керамический сосуд из обожженной пористой глины. В оба сосуда помещают разбавленные растворы серной кислоты: в стеклянный — 5%-й раствор, в керамический — 10%-й раствор. Если теперь в сосуды поместить пластины из платинированного угля и замкнуть цепь, то в цепи появляется электрический ток.

  1. Напишите уравнения реакций, протекающих при работе этого элемента.
  2. Поясните принцип действия гальванического элемента, подтвердив его расчетом.
  3. В каком из растворов находится отрицательный полюс элемента?
  4. Будет ли работать этот элемент при замене раствора серной кислоты на: а) соляную кислоту; б) раствор щелочи; в) раствор хлорида натрия? Ответ поясните.

Использованные для создания гальванического элемента 5%-ный и 10%-ный растворы серной кислоты отличаются концентрациями ионов водорода, которые могут принимать электроны

2Н+ + 2е- = Н2

с образованием водорода. Эти растворы отличаются энергией образования (при разбавлении серной кислоты за счет гидратации выделяется энергия в форме теплоты), а, следовательно, имеют разные химические потенциалы, что приводит при замыкании цепи к возникновению разности электрохимических потенциалов. В более разбавленном растворе имеется большее количество молекул воды, которые под действием разности потенциалов могут терять электроны

2Н2О - 4е- = О2 + 4Н+

При этом в замкнутой электрической цепи возникает ток электронов от раствора с низкой концентрацией (отрицательный полюс гальванического элемента) к раствору с более высокой концентрацией (положительный полюс элемента). В основе действия элемента лежит разложение воды

2Н2О = 2Н2 + О2

ЭДС элемента определяется не только разностью стандартных потенциалов, но и другими факторами — температурой, концентрациями окислителя и восстановителя.

Если предположить, что в сосудах находится по 100 г 5%-ного и 10%-ного растворов кислоты, то при разложении одного моля воды масса раствора в сосудах изменится не одинаково. У положительного полюса при этом выделится 1 моль водорода (2 г) и концентрация кислоты возрастет от 10% до 10/98 = 0,102, или 10,2%, у отрицательного полюса гальванического элемента при этом выделяется 0,5 моль (16 г) кислорода, и концентрация кислоты возрастает от 5% до 5/84 = 0,0595, то есть почти до 6%. Процесс будет продолжаться до тех пор, пока концентрация кислоты в обоих сосудах не выравняется или пока электропроводность растворов, связанная с уменьшением диссоциации серной кислоты, не станет слишком низкой.

Такой концентрационный элемент в принципе должен работать и при замене серной кислоты на соляную, но при этом у отрицательного полюса вместе с выделением хлора будет происходить разрушение платинового покрытия

Pt + 4Cl- - 2e- → PtCl42-
2Cl- - 2e- → Cl2

В растворах NaCl и NaOH концентрация ионов Н3О+ (Н+) слишком мала, чтобы обеспечить разность потенциалов, достаточную для работы элемента.

 4 Января 2004     21:45 
Раздел каталога :: Ссылка на задачу