Question

Помогите, пожалуйста, с решением задачки. Электродвижущая сила Сu - Zn гальванического элемента равна 1,04В. Рассчитайте концентрацию ионов меди в медном электролите. Концентрация цинкового электролита 0,1 M. E^0 Zn^2+/Zn = - 0,763B, E^0 Cu^2+/Cu = 0,34B.

Answer 1

Ответ:   решение смотри на фото                                                          

Объяснение:

Answer 2

Для решения этой задачи, мы можем использовать известное уравнение Нернста, которое связывает электродный потенциал (E) с концентрацией ионов:

E = E^0 - (RT / nF) * ln([Cu^2+] / [Cu])

где: E - электродный потенциал (вольты), E^0 - стандартный электродный потенциал (вольты), R - универсальная газовая постоянная (8.314 Дж / моль * К), T - абсолютная температура (Кельвины), n - число электронов, участвующих в реакции, F - постоянная Фарадея (96485 Кл / моль), [Cu^2+] - концентрация ионов меди в медном электролите (моль / литр), [Cu] - концентрация меди в медном электроде (моль / литр).

У нас есть следующие данные: E^0 Zn^2+/Zn = -0,763 В (цинковый потенциал), E^0 Cu^2+/Cu = 0,34 В (медный потенциал), E = 1,04 В (электродвижущая сила элемента), [Cu] = неизвестно, [Cu^2+] = 0,1 M (концентрация цинкового электролита).

Теперь давайте найдем число электронов (n) участвующих в реакции для Cu^2+/Cu и Zn^2+/Zn:

Для Cu^2+/Cu: Катодная полуреакция: Cu^2+ + 2e^- → Cu Таким образом, n = 2.

Для Zn^2+/Zn: Катодная полуреакция: Zn^2+ + 2e^- → Zn Таким образом, n = 2.

Теперь мы можем использовать эти данные для решения задачи. Воспользуемся уравнением Нернста для Cu^2+/Cu и выразим концентрацию меди в медном электролите ([Cu]):

E = E^0 - (RT / nF) * ln([Cu^2+] / [Cu])

1,04 В = 0,34 В - (8.314 Дж / моль * К * T / (2 * 96485 Кл / моль)) * ln([0,1 M] / [Cu])

Убедимся, что температура указана в Кельвинах. Если она дана в градусах Цельсия, добавьте 273.15 К для перевода в Кельвины.

Теперь решим уравнение для [Cu]:

1,04 В - 0,34 В = (8.314 Дж / моль * К * T / (2 * 96485 Кл / моль)) * ln(0,1 M / [Cu])

0,7 В = (8.314 Дж / моль * К * T / 192970 Кл / моль) * ln(0,1 M / [Cu])

Теперь упростим:

ln(0,1 M / [Cu]) = 0,7 В * 192970 Кл / (8.314 Дж / моль * К * T)

ln(0,1 M / [Cu]) = 16136,83 / T

Теперь возьмем экспоненту от обеих сторон уравнения:

0,1 M / [Cu] = exp(16136,83 / T)

[Cu] = 0,1 M / exp(16136,83 / T)

Теперь, чтобы найти концентрацию меди ([Cu]) в медном электролите, нужно знать температуру (Т) в Кельвинах. Подставьте значение температуры и вычислите [Cu].

Например, если температура равна 298 К, тогда:

[Cu] = 0,1 M / exp(16136,83 / 298) [Cu] ≈ 0,1 M / exp(54,21) [Cu] ≈ 0,1 M / 1,6852 * 10^23 [Cu] ≈ 5,93 * 10^-23 M

Таким образом, концентрация ионов меди в медном электролите примерно равна 5,93 * 10^-23 M при температуре 298 К.