Question

Рассчитать ЭДС гальванического элемента при 298 К, составленного из сереброхлоридного электрода (φ = 0,201 В) и водородного электрода [р(Н2) =101,3кПа], погруженного в 0,005 моль/л раствор серной кислоты. Активность ионов водорода считать равной концентрации. Какая реакция протекает при работе элемента? Привести схему электрохимической цепи.

Answer 1

Решение в фото.........:

Answer 2

Для расчета ЭДС гальванического элемента, составленного из сереброхлоридного электрода (φ = 0,201 В) и водородного электрода (p(H2) = 101,3 кПа), погруженного в 0,005 моль/л раствор серной кислоты, мы можем использовать уравнение Нернста:

E = E° - (RT/nF)ln(Q)

Где E - ЭДС элемента, E° - стандартный потенциал, R - универсальная газовая постоянная, T - температура в Кельвинах, n - количество электронов, участвующих в реакции, F - постоянная Фарадея, Q - отношение активностей продуктов и реагентов в реакции.

Для данного случая, у нас есть сереброхлоридный электрод, который будет участвовать в реакции AgCl(s) + e- → Ag(s) + Cl-(aq), и водородный электрод, который участвует в реакции 2H+(aq) + 2e- → H2(g).

Таким образом, у нас есть две полуреакции:

AgCl(s) + e- → Ag(s) + Cl-(aq) 2H+(aq) + 2e- → H2(g)

Теперь мы можем использовать уравнение Нернста для каждой полуреакции, чтобы найти их ЭДС. Затем сложим их, чтобы получить общую ЭДС элемента.

Сначала рассчитаем ЭДС для сереброхлоридного электрода:

E(Ag/AgCl) = E°(Ag/AgCl) - (RT/nF)ln(Q)

E°(Ag/AgCl) = φ = 0,201 В R = 8,314 Дж/(моль·К) T = 298 К n = 1 (так как участвует 1 электрон) F = 96 485 Кл/моль Концентрация Cl- в растворе серной кислоты можно считать равной 0,005 моль/л

Q = [Ag+]/[Cl-] = 1

E(Ag/AgCl) = 0,201 В - (8,314*298/(1*96485))ln(1) = 0,201 В

Теперь рассчитаем ЭДС для водородного электрода:

E(H2) = E°(H2) - (RT/nF)ln(Q)

E°(H2) = 0 В (по определению) T = 298 К n = 2 (так как участвует 2 электрона) F = 96 485 Кл/моль Концентрация H+ в растворе серной кислоты можно считать равной 0,005 моль/л

Q = [H+]^2 = (0,005)^2 = 0,000025

E(H2) = 0 В - (8,314*298/(2*96485))ln(0,000025) = 0,00018 В

Теперь сложим обе ЭДС:

E(общ) = E(Ag/AgCl) + E(H2) = 0,201 В + 0,00018 В = 0,20118 В

Таким образом, ЭДС гальванического элемента при 298 К составляет 0,20118 В.

Реакция, протекающая при работе элемента, будет выглядеть следующим образом:

2AgCl(s) + H2(g) → 2Ag(s) + 2H+(aq) + 2Cl-(aq)

Схема электрохимической цепи:

Ag(s) | AgCl(s) || H+(aq) | H2(g)

Где || обозначает границу фаз.