Каково значение pH раствора, если разность потенциалов между водородным электродом и каломельным электродом

Margo

44

Чтобы найти значение pH раствора, основываясь на разности потенциалов между водородным электродом и каломельным электродом, нам понадобятся некоторые химические знания и уравнение Нернста.

Сначала, давайте вспомним определение pH. pH - это мера кислотности или щелочности раствора. pH определяется по формуле:

\[ pH = -\log[H^+], \]

где [H+] - концентрация ионов водорода в растворе.

Затем, давайте обратимся к уравнению Нернста, которое связывает разность потенциалов (E) с pH:

\[ E = E_0 - \frac{0.0592}{n} \log\frac{[oxidized]}{[reduced]}, \]

где E_0 - равновесный потенциал, n - число электронов, участвующих в реакции, [oxidized] - концентрация окисленного вещества, [reduced] - концентрация восстановленного вещества.

В нашем случае, между водородным и каломельным электродом имеется реакция:

\[ 2Hg2Cl2(s) + 2e^- -> 2Hg(l) + 2Cl^-. \]

Так как концентрации ионообразных веществ кремнистого стекла не меняются при кислой среде, можно упростить уравнение Нернста до:

\[ E = E_0 - \frac{0.0592}{n} \log[H^+], \]

где E_0 - равновесный потенциал электродной пары.

Теперь, у нас есть разность потенциалов (E = 0.435 В), и мы хотим найти значение pH раствора. Подставим данное значение в уравнение Нернста:

\[ 0.435 = E_0 - \frac{0.0592}{n} \log[H^+]. \]

Мы не знаем значение E_0 и n, поэтому мы не можем их использовать в этом уравнении. Однако, мы можем использовать эквивалентность разности потенциалов для разности потенциалов электродной пары, погруженной в раствор с известным pH.

В таблице стандартных потенциалов электродных пар сравниваем разность потенциалов электродной пары, погруженной как в кислый раствор (-1.036 В для кислого раствора) и между двумя электродами (-0.435 В). Разность между ними равна 0.601 V. Так как диапазон pH составляет от 0 до 14, значение pH для этого кислого раствора будет от 0 до 1. Поэтому раствор будет иметь низкое значение pH.

Таким образом, значение pH раствора будет низким, вероятно в диапазоне от 0 до 1.