Разбор типовых задач

1. Вычислите редокс-потенциал системы, содержащей С =0,4 моль/л и С =0,04 моль/л при 298^о К, если стандартный потенциал системы Fe³⁺/Fe²⁺ равен +0,77 В.

Решение: Согласно уравнению Нернста-Петерса имеем:

При решении задач по уравнению Нернста или Нернста-Петерса принимают постоянное значение предлогарифмического множителя. Если подставить постоянные величины и перейти к десятичным логарифмам:

Следовательно, примем:

Для процесса Fe³⁺ + 1e  Fe²⁺ имеем z=1. Примем также в первом приближении а=с. Тогда  В.

2. Редокс-потенциал системы метгемоглобин/гемоглобин при Т=298^о К равен 0,055 В. Как измениться редокс-потенциал системы, если 10% гемоглобина будет окислено нитритом натрия (^о=0,17 В)?

Решение: По уравнению Нернста-Петерса рассчитаем соотношение концентраций окисленной (метгемоглобин) и восстановленной (гемоглобин) форм с учетом замечаний, сделанных в задаче 1.

В.

Примем за х количество вещества метгемоглобина, тогда 89х - количество вещества гемоглобина. Окислится 89х  0,1 = 8,9х гемоглобина. Количество вещества образующегося метгемоглобина равно также 8,9х. Рассчитаем редокс-потенциал при новом соотношении концентраций окисленной и восстановленной форм:

В.

Таким образом, потенциал в системе возрастет на 0,11 Вольт.

3. Написать формулу гальванического элемента, составленного из медного электрода, находящегося в растворе CuCl₂ и хлорсеребряного электрода, если они разделены солевым мостиком.

Решение: Из справочника найдем, что =+0,34 В и =0,21 В.

Следовательно, медный электрод будет положительным полюсом, а хлорсеребряный электрод – отрицательным полюсом.

- Ag / AgCl, HCl // Cu²⁺ / Cu +

Это и есть формула данной гальванической цепи. ЭДС этой цепи будет:

Е = -

4. Вычислите потенциал водородного электрода, насыщенного водородом при давлении 101,3 кПа, погруженного в дистиллированную воду при 298^о К.

Решение: Для системы 2Н⁺ + 2е  Н₂ уравнение Нернста примет вид:

Стандартный потенциал водородного электрода принят равной 0 В.

Тогда  = 0,059lgC . С учетом -lgC = рН, имеем  = -0,059рН.

рН дистиллированной воды равен 7.

С учетом этого:  = -0,059  7 = -0,413 В.

5. Гальванический элемент составлен из нормального каломельного электрода и водородного электрода, погруженного в желудочный сок. ЭДС этого элемента равна 340 мВ при 37^о С. Вычислите рН желудочного сока.

Решение: В соответствии с уравнением Нернста при 310^о К (37^о С) имеем:

или

Как видно из полученного уравнения, при положительных значениях рН потенциал водородного электрода всегда отрицателен.

В соответствии с правилами записи гальванических цепей водородный электрод будет положительным полюсом в гальваническом элементе.



Pt, H2 P =101,3 кПа

рН = х Н+

Hg2Cl2 KCl C = 1 моль/л

Hg

+

ЭДС этой цепи равен:

=+0,278 В (из справочника).

= -0,601рН.

Решаем уравнение:

0,340 = 0,278 – (-0,601рН) = 0,278 + 0,601рН  рН = =1,0

Ответ: рН желудочного сока равен 1,0.