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 ($H{g}_{2}C{l}_2$), 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:

$$E_{H{g}_{2}C{l}_2}=0.268-\frac{0.0592}{2}{\log }_{10}1$$

Для хингидронного электрода:

$$E_{H_2}=0-\frac{0.0592}{2}{\log }_{10}{10}^{-3.7}$$

Решим эти уравнения:

Для каломельного электрода:

$$E_{H{g}_{2}C{l}_2}=0.268-0.0296{\log }_{10}1$$
$$E_{H{g}_{2}C{l}_2}=0.268$$

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 ($E_{H{g}_{2}C{l}_2}$):

$$E=E_{H{g}_{2}C{l}_2}-E_{H_2}$$
$$E=0.268-0.551$$
$$E=-0.283$$

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