Fe⁰ + Cu²⁺ = Fe²⁺ + Cu⁰

В молекулярной форме:

Fe + CuSO₄ = FeSO₄ + Cu – токообразующая реакция.

ЭДС гальванического элемента :

Dj = j_к – j_а = 0,281 – (–0,44) = 0,721 В.

Во внешней цепи электроны переходят с анода на катод, а во внутренней сульфат-ионы от катода движутся к аноду.

Электрохимическая схема гальванического элемента:

                                                   ē

А(-) Fe / FeSO₄ // CuSO₄ / Cu (+) K

       0,01М

                                       SO₄^2-

Методика рассмотрения работы гальванических элементов:

Гальванический элемент с металлическими электродами. Металлы разной активности.

1. Составляют схему гальванического элемента.

          (А) - Me₁ / Me₁^{n +} // Me₂ ^m+ / Me₂ + (К)

2. По уравнению Нернста находят потенциалы электродов:

=  + lg .

3. Указывают движение электронов во внешней цепи: от электрода с меньшим потенциалом к электроду с более высоким потенциалом.

4. Записывают уравнения электродных процессов, определяют характер этих процессов.

5. Составляют суммарные ионное и молекулярное уравнения окислительно-восстановительной реакции, протекающей в гальваническом элементе.

6. Рассчитывают величину ЭДС гальванического элемента как разность потенциалов положительного и отрицательного электродов.

ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ МЕТАЛЛОВ С ВОДОЙ И РАСТВОРАМИ ЩЕЛОЧЕЙ И КИСЛОТ

Взаимодействие металлов с растворами кислот

При взаимодействии с водными растворами кислот металлы проявляют типичные для них восстановительные свойства, кислоты выступают в качестве окислителей. Они делятся на две группы:

· кислоты, окислителем в которых является ион водорода (НСl, HBr, HI, разбавленная H₂SO₄ и др.);

· кислоты, окислителем в которых выступают анионы, содержащие элементы в высшей степени окисления. Это концентрированная и разбавленная азотная, концентрированная серная, хлорная (окислители – анионы: SO₄^2-, NO₃^-, ClO₄^-) и другие кислоты.

Для протекания любого окислительно-восстановительного процесса необходимо выполнение условия: окислительно-восстановительный потенциал окислителя должен быть больше потенциала восстановителя (j_ок > j_вос, Dj = j_ок - j_вос > 0). В соответствии с этим условием в кислотах первой группы (окислитель – ион водорода, j⁰_2Н⁺_/Н2 = 0 В) взаимодействуют только металлы, характеризующиеся отрицательным стандартным потенциалом. Это металлы, стоящие в ряду стандартных электродных потенциалов металлов (ряд напряжений, вытеснительный ряд) до водорода.

Взаимодействие металлов с концентрированной серной

Кислотой

В концентрированной серной кислоте окислителем является S⁺⁶, поэтому ни один металл из концентрированной H₂SO₄ водород (H₂) не вытесняет. Продукты реакции зависят от активности металла.

Предлагается схема взаимодействия H₂SO_{4 конц} с металлами разной активности.       

                                                                                                _–2

	акт. Me	соль + H2O + H2S↑
+6	cр. акт. Me
Me0 + H2SO4 конц.		соль + H2O + S0↓
Red      Ox	мало акт. Me	+4
		соль + H2O + SO2↑

Ряд активности металлов можно разбить на следующие группы:

1) активные металлы - [Li…Al]

2) металлы средней активности [Mn…Pb]

3) малоактивные металлы [Cu…Au]