Вычислите ЭДС гальванического элемента и напишите уравнения происходящих реакций, если он составлен из медной и свинцовой пластинок, погруженных в 0,05 М растворы сульфатов этих металлов

Для расчета ЭДС гальванического элемента, составленного из медной (Cu) и свинцовой (Pb) пластинок в растворах их сульфатов, нужно использовать стандартные электродные потенциалы и уравнения окислительно-восстановительных реакций. 1. **Определение стандартных электродных потенциалов**: - Стандартный потенциал для реакции медного электродu: \[ \text{Cu}^{2+} + 2 \text{e}^{-} \rightarrow \text{Cu} \quad E^\circ = +0.34 \, \text{В} \] - Стандартный потенциал для реакции свинцового электродa: \[ \text{Pb}^{2+} + 2 \text{e}^{-} \rightarrow \text{Pb} \quad E^\circ = -0.13 \, \text{В} \] 2. **Определение окислителя и восстанавливающего агента**: - В этом элементе анодом будет свинец (Pb), который будет окисляться: \[ \text{Pb} \rightarrow \text{Pb}^{2+} + 2 \text{e}^{-} \] - Катодом будет медь (Cu), которая будет восстанавливаться: \[ \text{Cu}^{2+} + 2 \text{e}^{-} \rightarrow \text{Cu} \] 3. **Запись полного уравнения реакции**: Объединяя окисление свинца и восстановление меди, получаем полное уравнение: \[ \text{Pb} + \text{Cu}^{2+} \rightarrow \text{Pb}^{2+} + \text{Cu} \] 4. **Расчет ЭДС гальванического элемента**: ЭДС гальванического элемента можно вычислить по формуле: \[ E_{\text{ЭДС}} = E_{\text{катод}} - E_{\text{анод}} = E^\circ_{\text{Cu}} - E^\circ_{\text{Pb}} \] \[ E_{\text{ЭДС}} = (+0.34 \, \text{В}) - (-0.13 \, \text{В}) = +0.34 + 0.13 = +0.47 \, \text{В} \] 5. **Коррекция на концентрации**: Поскольку данные растворы имеют концентрацию 0.05 M, можем использовать уравнение Нернста для корректировки ЭДС: \[ E = E^\circ - \frac{RT}{nF} \ln Q \] где - \( R \) — универсальная газовая постоянная (8.314 Дж/(моль·K)), - \( T \) — температура в кельвинах (обычно 298 K), - \( n \) — количество электронов (в этой реакции — 2), - \( F \) — постоянная Фарадея (96485 Кулон/моль), - \( Q \) — действительное выражение для реакции. С учётом уравнения, \( Q = \frac{[\text{Pb}^{2+}]}{[\text{Cu}^{2+}]} = \frac{0.05}{0.05} = 1 \). В итоге уравнение Нернста не корректирует значение, поскольку \(\ln(1) = 0\). Электродвижущая сила (ЭДС) гальванического элемента составляет: \[ E = +0.47 \, \text{В} \] Таким образом, ЭДС гальванического элемента равна 0.47 В, и происходящие реакции записаны выше.