Какова ЭДС цепи при 25 градусах Цельсия, если она состоит из каломельного электрода с насыщенным раствором

Лёха

27

Хорошо! Чтобы решить эту задачу, мы должны использовать известную формулу для вычисления ЭДС цепи. Формула выглядит следующим образом:

\[E = E^\circ - \frac{{0.0592}}{{n}}\log_{10} Q\]

Где:
\(E\) - ЭДС цепи
\(E^\circ\) - стандартный потенциал
\(n\) - количество электронов переносимых в реакции (степень окисления-восстановления)
\(Q\) - константа равновесия
\(0.0592\) - константа Больцмана, которая помогает перевести числовую константу в единицы логарифма

В данной задаче у нас два электрода - каломельный и хингидронный. Для каждого из электродов нам нужно знать их стандартные потенциалы (\(E^\circ\)), степень окисления-восстановления (\(n\)) и константу равновесия (\(Q\)).

Для каломельного электрода с насыщенным раствором КС1 (\(Hg_2Cl_2\)), стандартный потенциал (\(E^\circ\)) равен \(0.268\) В (вольт), количество электронов (\(n\)) равно \(2\) (поскольку при этой реакции происходит две восстановительные полуреакции) и константа равновесия (\(Q\)) равна \(1\) (поскольку насыщенный раствор КС1 обладает активностью равной \(1\)).

Погруженный в раствор с рН = 3,7 хингидронный электрод (\(H_2\)), имеет стандартный потенциал (\(E^\circ\)) равный \(0\) В, количество электронов (\(n\)) равно \(2\) и константа равновесия (\(Q\)) равна \(10^{-\text{{pH}}}\), где \(\text{{pH}}\) равно \(3,7\) в данном случае.

Подставляя значения в формулу для каждого электрода, мы получим:

Для каломельного электрода:

\[E_{Hg_2Cl_2} = 0.268 - \frac{{0.0592}}{{2}}\log_{10} 1\]

Для хингидронного электрода:

\[E_{H_2} = 0 - \frac{{0.0592}}{{2}}\log_{10} 10^{-3.7}\]

Решим эти уравнения:

Для каломельного электрода:

\[E_{Hg_2Cl_2} = 0.268 - 0.0296\log_{10} 1\]
\[E_{Hg_2Cl_2} = 0.268\]

Для хингидронного электрода:

\[E_{H_2} = 0 - 0.0296\log_{10} 10^{-3.7}\]
\[E_{H_2} = 0.551\]

Наконец, чтобы найти полную ЭДС цепи (\(E\)), мы вычитаем потенциал хингидронного электрода (\(E_{H_2}\)) из потенциала каломельного электрода (\(E_{Hg_2Cl_2}\)):

\[E = E_{Hg_2Cl_2} - E_{H_2}\]
\[E = 0.268 - 0.551\]
\[E = -0.283\]

Таким образом, ЭДС цепи при температуре 25 градусов Цельсия равна -0.283 В.