Вычислите ЭДС и определите направление тока во внешней цепи данного гальванического элемента Fe | Fe²⁺ || Ag⁺ | Ag, учитывая, что концентрация ионов Fe²⁺ и Ag⁺ соответственно равна 0,1 моль/л и 0,01 моль/л.

Дан гальванический элемент:

Концентрации ионов:

Нужно определить ЭДС элемента и направление тока во внешней цепи.

1. Определяем стандартную ЭДС элемента

Стандартные электродные потенциалы:

В гальваническом элементе более положительный потенциал имеет катод — серебряный электрод, где происходит восстановление:

Железный электрод является анодом, на нём происходит окисление:

Стандартная ЭДС:

2. Учитываем концентрации ионов (уравнение Нернста)

Общая реакция элемента:

Для неё реакционный коэффициент:

Подставляем значения:

При температуре 25 °C используем уравнение Нернста:

где $n=2$ — число электронов.

Тогда:

Так как:

получаем:

3. Направление тока во внешней цепи

На железном электроде происходит окисление:

Поэтому железо является отрицательным электродом (анодом).

На серебряном электроде происходит восстановление:

Поэтому серебро является положительным электродом (катодом).

Электроны во внешней цепи движутся от железного электрода к серебряному:

А условное направление электрического тока противоположно движению электронов:

Ответ: ЭДС гальванического элемента при данных концентрациях составляет примерно 1,15 В. Во внешней цепи электроны движутся от Fe к Ag, а электрический ток направлен от Ag к Fe.