Пример 16

Расчет потенциала электрода, электролитом которого является буферный раствор

Вычислите потенциал водородного электрода (давление водорода составляет 101 кПа), погруженного в буферный раствор, содержащий равные массы гидрофосфата и дигидрофосфата натрия.

Решение. Воспользуемся уравнением:

φ_r (Н₂) = -0,0591рН.

Величину рН буферного раствора найдем по уравнению (5.13):

с_b

рН = рК_а + lg 

с_а

с_b m(Na₂HPO₄)M(NaH₂PO₄) M(NaH₂PO₄) 120

 = =  =  = 0,845

с_а M(Na₂HPO₄)m(NaH₂PO₄) M(Na₂HPO₄) 142

Значение рК_а (H₂PO₄^-) =7,21 найдем в табл. .

Преобразуем уравнение для расчета потенциала водородного электрода:

φ_r (Н₂) = -0,0591(рК_а + lg(с_b/с_а))

Подставляя в это уравнение известные величины, вычислим:

φ_r (Н₂) = -0,0591(7,21 + lg0,845) = -0,42 В

Ответ: -0,42 В.

Пример 17

Расчет величины ЭДС гальванической цепи, состоящей из двух водородных электродов, электролитами которых являются растворы гидролизующихся солей

Гальванический элемент составлен из двух водородных электродов, погруженных в растворы ацетата натрия и хлорида аммония с концентрациями по 1,0 моль/л. Вычислите ЭДС цепи (температура 298 К).

Решение. В соответствии с уравнением Нернста потенциал водородного электрода при 298 К можно рассчитать следующим образом :

φ_r (Н₂) = -0,0591рН

Искомая величина будет равна:

Е = φ_r (Н₂)₂ - φ_r (Н₂)₁ = 0,0591(рН₁ – рН₂), где

рН₁ – рН раствора ацетата натрия,

рН₂ – рН раствора хлорида аммония.

Вычислим рН соли NаСН₃СОО, гидролизующейся по аниону, используя значение

рК_а = 4,76 (табл. ):

рН(NаСН₃СОО) = 7 + 0,5(рК_а + lgс_b) = 7 + 0,5(4,76 + lg1) = 9,38

Вычислим рН соли NH₄Cl, гидролизующейся по катиону, используя значение рК_а = 9,24 (табл.):

рН(NH₄Cl) = 0,5(рК_а + lgс_а) = 0,5(9,24 + lg1) = 4,62

Рассчитаем значение ЭДС гальванического элемента:

Е = 0,0591(9,38 – 4,62) = 0,281 В

Ответ: 0,281 В.

__________________________________________________________________________________

Пример 18

Расчет величины рН по известному значению ЭДС водородно-каломельной цепи

Гальванический элемент составили из каломельного (с(КСl) = 1 моль/л)

электрода и водородного электрода, погруженного в желудочный сок. ЭДС элемента равна 340 мВ при 37 °С. Вычислите рН желудочного сока.

Решение. В соответствии с уравнением Нернста потенциал водородного электрода при 310 К можно рассчитать следующим образом :

φ_r (Н₂) = -0,0615рН

Потенциал электрода сравнения φ_r(Hg₂Cl₂) при с(КСl) = 1 моль/л и Т = 310 К равен 0,278 В.

Схема гальванической цепи:

Pt, H₂ | c(H⁺) = x || Hg₂Cl₂ |

р=101 кПа | || KCl | Hg

| || c=1 моль/л |

Значение ЭДС этой гальванической цепи выразим:

Е = φ_r(Hg₂Cl₂) - φ_r (Н₂) = φ_r(Hg₂Cl₂) - 0,061рН

Выразим величину рН из этого выражения:

φ_r(Hg₂Cl₂) – Е

рН = 

- 0,0615

Подставляя известные величины найдем:

0,278 – 0,340

рН =  =1,01

-0,0615

Ответ: 1,01.