Вычислить ЭДС гальванического элемента Fe/ Fe2+ // H2SO4

Схема гальванического элемента:
А (анод) (-): Fe | Fe2+ || К (катод) (+): H2SO4 (0,2 н) | H2, Ag
На катоде протекает восстановление водорода:
(+) Катод: 2H+ + 2e- → H2Eo = 0.000 В
На аноде протекает растворение металла:
(-) Анод: Fe - 2e- → Fe2+ Eo = -0.440 В
Токобразующая реакция:
2H+ + Fe0 = H2↑ + Fe2+
Электроны идут по внешней цепи от железа к водороду(серебру), соответственно направления тока обратное: от водорода(серебра) к железу.
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
Применительно для металла, погруженного в раствор своей соли, формула упрощается до вида:
E=E0+2.3RTzFlg[Ox]
Стандартные потенциалы равны:
Анода:
E(Fe/Fe2+) = E0(Fe/Fe2+) + 2.3*R*Tz*F lg[Fe2+] = -0.440 + 2.3*8.31*2982*96500 lg[0.0005] = -0.440 + 0.03* lg[0.0005] =
= -0,539 В
Катода:
E(H2/2H+) = E0(H2/2H+) + 2.3*R*Tz*F lg[H+]2 = 0.0 + 2.3*8.31*2982*96500 lg[0,2]2 = 0.0 + 0.059* lg[0.2] = -0,041 В
С учетом перенапряжения выделения водорода на серебре потенциал катода станет равным:
Ек = E(H2/2H+) + η = -0,041 -0.3 = -0,341 В
ЭДС элемента равен:
Е = Ек-Еа = -0,341 – (-0,539) = 0,198 В
При изменении концентрации ионов железа, потенциал анода равен:
E(Fe/Fe2+) = E0(Fe/Fe2+) + 2.3*R*Tz*F lg[Fe2+] = -0.440 + 2.3*8.31*2982*96500 lg[0.05] = -0.440 + 0.03* lg[0.05] =
= -0,479 В
ЭДС элемента равен:
Е = Ек-Еа = -0,341 – (-0,479) = 0,138 В
Ответ: Е = 0,198 В, Е = 0,138 В