Какова структура гальванического элемента, включающего стандартный водородный электрод и железный электрод, помещенный

Гальванический элемент представляет собой устройство, которое использует химическую энергию для преобразования ее в электрическую энергию. В данной задаче гальванический элемент состоит из стандартного водородного электрода и железного электрода, помещенных в раствор \(Fe_2(SO_4)_3\) с концентрацией 0,1 моль/л.

Структура гальванического элемента:
- Стандартный водородный электрод (SHE): служит как точка отсчета для измерения потенциала других электродов. Он состоит из платинового электрода, погруженного в раствор сильного электролита (обычно соляной кислоты) и контактирующего с водородом при давлении 1 атмосферы.
- Железный электрод: состоит из металлического железного стержня или пластины, погруженного в раствор \(Fe_2(SO_4)_3\) с концентрацией 0,1 моль/л.

Значение ЭДС гальванического элемента:
ЭДС гальванического элемента можно определить с использованием таблицы стандартных потенциалов. Потенциал стандартного водородного электрода (SHE) равен 0 В по определению. Затем нам нужно найти потенциал железного электрода. В таблице стандартных потенциалов для Fe идентифицируем соответствующую реакцию:

\[Fe^{3+} + 3e^- \rightarrow Fe \quad E^o = -0.04 \, \text{В}\]

Исходя из этой реакции, потенциал железного электрода равен -0.04 В. Таким образом, ЭДС гальванического элемента будет равна сумме потенциалов электродов:

\[\text{ЭДС} = \text{Потенциал SHE} - \text{Потенциал железного электрода} = 0 \, \text{В} - (-0.04) \, \text{В} = 0.04 \, \text{В}\]

Реакции, происходящие на электродах:
На водородном электроде происходит восстановление водорода:

\[2H^+ + 2e^- \rightarrow H_2\]

На железном электроде происходит окисление железа:

\[Fe \rightarrow Fe^{3+} + 3e^-\]

Таким образом, на водородном электроде происходит восстановление, а на железном электроде - окисление.