Zn|Zn+2(1 моль/л ) || Fe+2 (0,01 моль/л)|Fe
Дано:
[Zn 2+] = 1 моль/л
[Fe2+] = 0.01 моль/л
E - ?
Решение
А (анод) (-): Zn | Zn2+ || К (катод) (+): Fe2+ | Fe
Никель имеет стандартный потенциал:
А: Zn→ Zn2+ + 2e- E= -0,751 В
Свинец имеет стандартный потенциал:
К: Fe2+ + 2e → FeE= -0,44 В
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]
E(Zn/Zn2+) = E0(Zn/Zn2+) + (0,059/n)*lg[Zn2+] = -0,751 + (0,059/2)*lg(1) = -0,751 В
E(Fe/Fe2+) = E0(Fe/Fe2+) + (0,059/n)*lg[Fe2+] = -0,44 + (0,059/2)*lg(0,01) = -0,499 В
E = E(Fe/Fe2+) - E(Zn/Zn2+) = -0,499 - (-0,751) = 0,252 В
Ответ: E = 0,252 В