Добавил:
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
Скачиваний:
3
Добавлен:
27.02.2021
Размер:
153.97 Кб
Скачать

1. Рассчитайте активность HCl и среднеионную активность HCl в водном растворе, если при 298 K ЭДС элемента

Pt, H2(1 атм)|HCl (раств. )|AgCl(тв. )|Ag|Pt

равна 0.458 В.

Решение:

Выпишем электроды, из которых состоит данный элемент:

№43 газовый; H+ + 1 = 12 H2; E0 = 0 В; –

№103 II род; AgCl + 1 = Ag + Cl; E0 = 0.222 В; +

На положительном (+) электроде идёт реакция: AgCl + 1 → Ag + Cl

На отрицательном (–) электроде идёт реакция: 12 H2 → H+ + 1

Суммарное уравнение: AgCl +

1

H

 

→ Ag + Cl

+ H+

 

 

2

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

a(Ag) a(Cl) a(H

+)

 

 

 

a(Ag)=1

 

 

 

E = E0

RT

ln (

) = [ a(AgCl)=1

] = E0

− E0

 

1

 

 

 

 

a(AgCl) p(H2) 2

 

 

 

 

 

+

 

 

nF

 

 

 

 

 

p(H2)1⁄2=11⁄2=1

 

 

RTnF ln(a(Cl) a(H+)) = [a = aν++ aν] = E+0 − E0 RTnF ln(a(HCl));

Выразим из данного уравнения активность HCl:

ln(a(HCl)) =

(E0+−E0 −E) nF

;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

RT

 

 

 

 

 

a(HCl) = exp (

(E+0 −E0−E) nF

)

= exp (

(0.222−0−0.458) 1 96500

) = 1.018 10−4

;

 

 

 

 

 

 

 

 

RT

 

 

8.314 298

 

a(HCl) = a±(HCl) ;

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

a±(HCl) = √a(HCl)= √1.018 10−4 = 0.01

 

2. Пользуясь справочными данными рассчитайте ЭДС при 298 K

гальванического элемента:

| 4(0.1 )|| 4(0.01 )| .

К какому типу относится данный электрод

Решение:

Данный электрод является концентрационным электродом I рода.

Предположим, что элемент составлен верно. В таком случае, справа будет +, а слева –.

Так как элемент состоит из одного электрода, то выпишем этот электрод: №19 I род; Zn2+ + 2 = Zn; E0 = –0.763 В

На положительном (+) электроде идёт реакция: Zn2+(прав.) + 2 → Zn

На отрицательном (–) электроде идёт реакция: Zn → Zn2+(лев.) + 2

Суммарное уравнение: Zn2+(прав.) + Zn → Zn + Zn2+(лев.)

Суммарное уравнение после сокращения: Zn2+(прав.) → Zn2+(лев.)

E = E0

 

RT

 

 

a(Zn(2+лев.))

 

Так как E0

=E0

,

 

RT

 

 

a(Zn(2+прав.))

 

 

 

 

ln

(

 

 

 

 

 

 

) = [

 

 

0

0 +

0

 

] =

 

ln (

 

 

 

 

 

 

 

) =

 

 

nF

a(Zn2+

 

 

)

 

 

 

nF

 

a(Zn2+

 

)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

то E =E+−E=0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(прав.)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(лев.)

 

 

 

 

 

 

= [a = m γ] =

RT

ln (

m(Zn(2+прав.)) γ(Zn(2+прав.))

) = [γ ≈ γ

 

 

] =

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

nF

 

m(Zn(2+лев.)) γ(Zn(2+лев.))

 

 

 

 

±

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

RT

 

m(Zn(2+прав.)) γ±(ZnSO4(прав.))

 

 

γ± берем из

 

 

8.314 298

 

 

0.01 0.387

=

 

 

ln (

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

) = [

таблицы 72

] =

 

 

 

 

 

 

ln (

 

) =

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

nF

 

 

m(Zn(2+лев.)) γ±(ZnSO4(лев.))

 

 

 

 

 

2 96500

 

 

 

 

0.1 0.150

 

= −0.0174 В

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Предположение о

полярности

 

оказалось

ошибочно,

поэтому меняем

полярность в данной цепи и ЭДС данной цепи будет равно 0.0174 В.

3. Пользуясь справочными данными, рассчитайте константу равновесия реакции:

Fe(CN)64− + 12 I2(тв. ) = Fe(CN)63− + I,

протекающей в обратимом гальваническом элементе при 298 K.

Решение:

Выпишем электроды, из которых состоит данный элемент:

№39 I род; 12 I2 + 1 = I; E0 = 0.536 В; +, так как в условии задачи йод является окислителем и ему соответствует реакция восстановления

№129 RedOx; Fe(CN)63− + 1 = Fe(CN)64−; E0 = 0.36 В; –

На положительном (+) электроде идёт реакция: 12 I2 + 1 → I

На отрицательном (–) электроде идёт реакция: Fe(CN)64− → Fe(CN)63− + 1

Суммарное уравнение: Fe(CN)64− + 12 I2 = Fe(CN)63− + I, что соответствует реакции в условии. Из чего можно сделать вывод, что полярности для электродов выбраны верно По уравнению изотермы химической реакции:

rG0 = −RTln(K0);

Также: rG0 = −Wmax= −Wэл = −qU = −nFE0;

Приравняв энергии Гиббса из обоих уравнений, получим:

−RTln(K0) = −nFE0;

ln(K0) = nFE0 = nF (E0+−E0) ; RT RT

K0 = exp (nF (E0+−E0 )) = exp (1 96500 (0.536−0.36)) = 948.71

RT

8.314 298

Тут вы можете оставить комментарий к выбранному абзацу или сообщить об ошибке.

Оставленные комментарии видны всем.

Соседние файлы в папке Задачи Крюкова