Question

Имея электрод, указанный в задании, подобрать второй металлический электрод и рассчитать концентрацию соли-электролита (с учетом ƒ или α), чтобы получить заданное значение ЭДС гальванического элемента, составленного из указанного в задании и подобранного вами электрода. Написать электрохимическую схему гальванического элемента. Указать, какой электрод является анодом, а какой – катодом. Написать уравнения реакций, протекающих на аноде и катоде.
Pt, H2 / 0,1 н CH3COOH α = 0,013; ЭДС = 0,279 В

Answer 1

ЭДС = φ°к – φ°а
Для водородного электрода при p(H2)=1атм:
φ=0,059 ∙ lg[H+] = φ=0,059 ∙ lg(α[CH3COOH]) = 0,059 ∙ lg(0,013∙0,1) = – 0,170 В
Если катодный процесс 2H+ + 2е- → H2 (Pt катод),
то: φ°а = φ°к – ЭДС = – 0,170 – 0,279 = – 0,449 В
Есть несколько полуячеек, у кот. значение φ° близко к полученному, самый близкий у железа:
φ° Fe2+|Fe = – 0,440 В
Для железного анода: Fe – 2e- → Fe 2+
φFe+|Fe = – 0,449 В
φFe 2+|Fe = φºFe 2+|Fe + 0,059 /n ∙ lg [Fe 2+]
0,059 /n ∙ lg [Fe 2+] = φFe 2+|Fe – φºFe 2+|Fe
0,059 /2 ∙ lg [Fe 2+] = – 0,449 – (– 0,440) = – 0,009
lg [Fe 2+] = – 0,009 ∙ 2 / 0,059 = – 0,305
[Fe 2+] = 0,495 М (0,990 н)
При такой высокой конц-и электролита расчет коэф-та активности сильно усложняется, т.к. ионная сила р-ра велика (больше 0,01) и невозможно воспользоваться формулой Дебая-Хюккеля. Поэтому на практике, если не нужны чрезвычайно точные расчеты, можно использовать концентрацию.
Схема ГЭ:
(А) Fe | Fe 2+ 0,990 н || CH3COOH 0,1 н | H2, Pt (К)