Каково значение потенциала алюминиевого электрода, когда он находится в растворе нитрата алюминия с концентрацией

Panda

20

Для решения данной задачи, нам потребуется использовать некоторые понятия из электрохимии. Один из основных понятий - это стандартный потенциал электрода, обозначаемый как \(E^{\theta}\). Стандартный потенциал электрода - это потенциал, измеряющийся относительно стандартного водородного электрода (\(E^{\theta}_{H+}\)). Это некий эталон, относительно которого измеряются потенциалы других электродов.

В данной задаче мы имеем дело с алюминиевым электродом в растворе нитрата алюминия. Чтобы найти его потенциал, нам понадобятся данные о стандартном потенциале алюминиевого электрода (\(E^{\theta}_{Al}\)), а также концентрации ионов алюминия (\(Al^{3+}\)) в растворе.

Для ответа на вопрос, обратимся к таблице стандартных потенциалов электродов. В этой таблице \(E^{\theta}_{Al}\) равно -1,66 В.

Теперь рассмотрим реакцию окисления алюминия в растворе нитрата алюминия:

\[2Al + 3Al^{3+} + 6H_{2}O \rightarrow 2[Al(OH)_{6}]^{3-} + 6H^{+}\]

Зная, что стандартный потенциал этой реакции равен \(E^{\theta}_{реакции} = -1,66 В\), мы можем использовать формулу Нернста для нахождения потенциала алюминиевого электрода (\(E\)) в заданном растворе:

\[E = E^{\theta} - \frac{{RT}}{{nF}}\ln(Q)\]

Где:
- \(E\) - искомый потенциал алюминиевого электрода,
- \(R\) - универсальная газовая постоянная (8,314 Дж/(моль·К)),
- \(T\) - температура, измеряемая в Кельвинах,
- \(n\) - количество электронов, участвующих в реакции (в данном случае n = 3),
- \(F\) - постоянная Фарадея (96485 Кл/моль),
- \(Q\) - значение равновесной постоянной реакции.

Для данной реакции равновесная постоянная (\(K_{реакции}\)) может быть выражена через концентрации ионов алюминия и ионов водорода в растворе:

\[K_{реакции} = \frac{{[Al(OH)_{6}]^{3-}}}{(H^{+})^{6}}\]

Поскольку нам дана концентрация ионов алюминия \([Al^{3+}] = 1 \cdot 10^{-3}\) М, мы можем использовать это значение для нахождения \(Q\).

Подставляя известные значения в формулу, мы можем рассчитать потенциал алюминиевого электрода (\(E\)):

\[E = -1,66 - \frac{{8,314 \cdot T}}{{3 \cdot 96485}}\ln\left(\frac{{1 \cdot 10^{-3}}}{{(H^{+})^{6}}}\right)\]

Однако, чтобы точно рассчитать значение потенциала, нам также нужно знать значение концентрации ионов водорода \([H^{+}]\) в растворе. Без этой информации мы не можем дать окончательный ответ на вопрос.

Поэтому, чтобы найти значение потенциала алюминиевого электрода в данной задаче, нам необходимо знать значение концентрации ионов водорода \([H^{+}]\) в растворе нитрата алюминия с концентрацией \(1 \cdot 10^{-3}\) М.