Написать катодный и анодный процессы, уравнение токообразующей реакции и вычислить ЭДС гальванического элемента. Указать полярность электродов mg|mg2(10-4 моль/л) || h+ (ph=2) | h2,pt

Для гальванического элемента Mg|Mg^2+ (10^-4 моль/л) || H^+ (pH=2) | H2, Pt, начнем с определения анодного и катодного процессов. Анодный процесс - окисление, а катодный процесс - восстановление.

Анодный процесс происходит на электроде Mg, где Mg окисляется до Mg^2+:

Mg(s) → Mg^2+(aq) + 2e^-

Катодный процесс происходит на электроде Pt, где H^+ восстанавливается до H2:

2H^+(aq) + 2e^- → H2(g)

Теперь составим уравнение токообразующей реакции, сложив анодный и катодный процессы:

Mg(s) + 2H^+(aq) → Mg^2+(aq) + H2(g)

Для вычисления ЭДС гальванического элемента используем уравнение Нернста:

E = E° - (RT/nF) * ln(Q)

где E° - стандартный электродный потенциал, R - универсальная газовая постоянная (8.314 Дж/(моль·К)), T - температура (в кельвинах), n - количество электронов, участвующих в реакции (в данном случае, n = 2), F - постоянная Фарадея (96485 Кл/моль) и Q - отношение концентраций продуктов и реагентов.

Стандартный электродный потенциал (E°) для данного гальванического элемента равен разности стандартных потенциалов анодного и катодного процессов:

E° = E°(катод) - E°(анод)

Стандартный потенциал водорода равен 0 В (используется в качестве базы для определения стандартных потенциалов других элементов). Стандартный потенциал магния составляет -2.37 В.

E° = 0 В - (-2.37 В) = 2.37 В

Температура обычно принимается равной 298 K (25°C). Теперь можно вычислить Q:

Q = [Mg^2+] / ([H^+]^2) = (10^-4) / (10^-2)^2 = (10^-4) / (10^-4) = 1

Поскольку Q = 1, логарифм ln(Q) равен 0, что упрощает уравнение Нернста:

E = E° - (RT/nF) * ln(Q) = E° - 0 = 2.37 В

Таким образом, ЭДС гальванического элемента составляет 2.37 В.

Что касается полярности электродов, анод (окисление) является отрицательным, а катод (восстановление) является положительным. В данном случае:

Анод: Mg (отрицательный)

Катод: Pt (положительный)