Указать полярность и названия электродов, электродные уравнения, составить схему, рассчитать ЭДС гальванического элемента, в котором протекает реакция: Pb2+ + Ni = Ni2+ + Pb. Концентрации ионов: С(Pb2+)=1 M; C(Ni2+) = 10-4 M.

Для решения задачи, давайте разберем все шаги по порядку.

Шаг 1: Определение полярности и названий электродов

В данной реакции:
\[ \text{Pb}^{2+} + \text{Ni} \rightarrow \text{Ni}^{2+} + \text{Pb} \]

- Анод (отрицательный электрод): это место, где происходит окисление. В нашем случае окисляется никель (Ni), который теряет электроны и превращается в ионы Ni²⁺.
- Катод (положительный электрод): это место, где происходит восстановление. В данной реакции ионы Pb²⁺ восстанавливаются до свинца (Pb).

Таким образом:
- Анод: Ni (никель)
- Катод: Pb²⁺ (свинец)

Шаг 2: Электрод...

Теперь запишем электродные уравнения для каждого электрода. - : \[ \text{Ni} \rightarrow \text{Ni}^{2+} + 2e^- \] - : \[ \text{Pb}^{2+} + 2e^- \rightarrow \text{Pb} \] Схема гальванического элемента будет выглядеть следующим образом: Где: - Слева находится анод (Ni) с раствором Ni²⁺. - Справа находится катод (Pb) с раствором Pb²⁺. Для расчета ЭДС (электродвижущей силы) гальванического элемента используем уравнение Нернста: \[ E = E^\circ - \frac{RT}{nF} \ln Q \] где: - \( E^\circ \) — стандартный потенциал элемента, - \( R \) — универсальная газовая постоянная (8.314 Дж/(моль·К)), - \( T \) — температура в Кельвинах (обычно 298 K), - \( n \) — количество электронов, участвующих в реакции (в нашем случае n = 2), - \( F \) — постоянная Фарадея (96485 Кл/моль), - \( Q \) — реакционная степень (отношение концентраций продуктов и реагентов). Для реакции: - \( E^\circ_{\text{Ni}^{2+}/\text{Ni}} \approx -0.25 \, \text{В} \) - \( E^\circ_{\text{Pb}^{2+}/\text{Pb}} \approx -0.13 \, \text{В} \) Теперь найдем стандартный потенциал гальванического элемента: \[ E^\circ = E^\circ{\text{анод}} = (-0.13) - (-0.25) = 0.12 \, \text{В} \] Реакционная степень \( Q \) определяется как: \[ Q = \frac{[\text{Ni}^{2+}]}{[\text{Pb}^{2+}]} = \frac{10^{-4}}{1} = 10^{-4} \] Теперь подставим все значения в уравнение Нернста: \[ E = 0.12 - \frac{(8.314)(298)}{(2)(96485)} \ln(10^{-4}) \] Сначала вычислим: \[ \frac{(8.314)(298)}{(2)(96485)} \approx 0.0041 \, \text{В} \] Теперь подставим это значение: \[ E = 0.12 - 0.0041 \ln(10^{-4}) \] Значение \( \ln(10^{-4}) = -9.2103 \): \[ E = 0.12 - 0.0041 \times (-9.2103) \approx 0.12 + 0.0378 \approx 0.1578 \, \text{В} \] ЭДС гальванического элемента составляет примерно .