Pt|Fe+3(10-2 моль/л ),Fe+2(0,1 моль/л ) || Sn+4(10-2 моль/л ),Sn+2(0,1 моль/л )|Pt
Дано:
[Co3+] = 0.01 моль/л
[Co2+] = 0.1 моль/л
[Sn4+] = 0.1 моль/л
[Sn2+] = 0.01 моль/л
Найти:
Е - ?
Решение
Схема гальванического элемента:
К (катод) (+): Pt|Co+3, Co+2 ||Sn+4,Sn+2 |Pt А (анод) (-)
На катоде протекает восстановление металла:
(+) Катод: Co3+ + e- → Co2+Eo = +1.808 В
На аноде протекает окисление металла:
(-) Анод: Sn2+ - 2e- → Sn4+ Eo = +0.151 В
Токобразующая реакция:
Sn2+ + Сo3+ = Sn4+ + Co2+
Электроны идут по внешней цепи от олова к кобальту, соответственно направления тока обратное: от кобальта к олову.
Рассчитаем ЭДС гальванического элемента, используя уравнение Нернста:
E=E0+2.3RTzFlg[Ox][Red]
где
E — электродный потенциал, В,
E0 — стандартный электродный потенциал, измеряется в вольтах;
R — универсальная газовая постоянная, равная 8.31 Дж/(моль·K);
T — абсолютная температура, K;
F — постоянная Фарадея, равная 96500 Кл·моль−1;
z — число электронов, участвующих в процессе;
[Ox] – концентрация окисленной формы моль/л
[Red] – концентрация восстановленной формы моль/л
Анода:
E(Sn2+/Sn4+) = E0(Sn2+/Sn4+) + 2.3*R*Tz*F lg[Sn4+]/[Sn2+] = 0.151 + 2.3*8.31*2982*96500 lg[0,1/0.01] = 0.18 В
Катода:
E(Co2+/Co3+) = E0(Co2+/Co3+) + 2.3*R*Tz*F lg[Co3+]/[Co2+] = 1.808 + 2.3*8.31*2981*96500 lg[0,01/0.1] = 1.75 В
ЭДС элемента равен:
Е = Ек-Еа = 1.75 – 0.18 = 1,57В
Ответ: Е = 1,57 В