См (Cd(NO3)2) = 0,1М = 0,1 моль/л – молярная концентрация раствора Cd(NO3)2
Тогда молярная концентрация катионов Cd(2+) в растворе
[Cd(2+)] = 0,1М = 0,1 моль/л
Рассмотрим процессы, происходящие на электродах.
Электрод, на котором протекает процесс окисления – анод, восстановление – катод.
Анодный процесс
Поскольку по условию анодом является кадмиевый проводник, то на аноде происходит окисление кадмия, то есть растворение кадмиевого проводника и переход ионов Cd(2+) в раствор.
Cd − 2е = Cd(2+) – процесс окисления
Электродный потенциал кадмиевого электрода по уравнению Нернста
E(Cd(2+)/Cd) = Eo(Cd(2+)/Cd) + (0,059/n)*lg[Cd(2+)] = − 0,403 + (0,059/n)*lg0,1 ≈ − 0,403 + 0,03*( − 1) = − 0,403 − 0,03 = − 0,433 В, где
n = 2 – число электронов
Катодный процесс
Поскольку в условии сказано, что электродный потенциал равен стандартному, то очевидно, что катодом является стандартный водородный электрод. На катоде происходит восстановление ионов водорода Н (+)
2Н (+) + 2е = Н2↑ - процесс восстановления
Электродный потенциал стандартного водородного электрода равен нулю.
E(2H(+)/H2) = Eo(2H(+)/H2) + (0,059/n)*lg[H(+)] = 0, где
[H(+)] = 1М = 1 моль/л – молярная концентрация ионов Н (+) для стандартного водородного электрода.
Схема гальванического элемента.
Анод (−) Cd | Cd(NO3)2 (0,1М) || Н (+) (1М) | Pt Катод (+)
Уравнение электрохимического процесса
Cd + 2H(+) = Cd(2+) + H2↑
Поскольку стандартный водородный электрод представляет собой сосуд, заполненный кислотой (как правило, Н2SO4), то уравнение электрохимического процесса в молекулярном виде
Cd + H2SO4= CdSO4 + H2↑
ЭДС гальванического элемента
ЭДС = Е (катода) – Е (анода) = E(2H(+)/H2) − E(Cd(2+)/Cd) = 0 − (− 0,433 В) = 0,433 В
Стандартная ЭДС находится из условия, что молярные концентрации обоих растворов равны 1М.
ЭДС (станд. ) = Eо (2H(+)/H2) − Eо (Cd(2+)/Cd) = 0 − (− 0,403 В) = 0,403 В