Question

Рассчитайте величину равновесного потенциала кадмиевого электрода при концентрации (активности) ионов кадмия в электролите 10–4 моль/л. Т = 298К, ε0Cd2+/Cd = –0,402 В:

Answer 1

Для решения данной задачи, нам необходимо использовать уравнение Нернста для расчета равновесного потенциала электрода. Данное уравнение имеет следующий вид:

E = E0 - (RT/nF) ln(Q)

Где:
E - равновесный потенциал электрода
E0 - стандартный потенциал электрода
R - универсальная газовая постоянная (8.314 Дж/(моль К))
T - температура в Кельвинах
n - количество электронов, участвующих в реакции
F - постоянная Фарадея (96485 Кл/(моль электронов))
ln - натуральный логарифм
Q - равновесная активность продуктов реакции

Прежде, чем продолжить расчеты, необходимо определить, какая реакция происходит на кадмиевом электроде. По данной информации, мы знаем, что имеется ион кадмия Cd2+, поэтому можно предположить реакцию окисления-восстановления:

Cd2+ + 2e- ⇌ Cd

Теперь, приступим к расчетам:

Сначала вычислим Q, равновесную активность продуктов реакции. В нашей задаче, это активность ионов кадмия в электролите, которая равна 10^(-4) моль/л.

Q = [Cd2+]

Q = 10^(-4) моль/л

Теперь, мы можем подставить все значения в уравнение Нернста и посчитать равновесный потенциал электрода:

E = E0 - (RT/nF) ln(Q)

E = -0.402 В - ((8.314 Дж/(моль К)) * 298 К / (2 * 96485 Кл/(моль электронов))) ln(10^(-4) моль/л)

E = -0.402 В - (2.484 Дж/(моль электронов)) ln(10^(-4))

E ≈ -0.402 В - 2.484 Дж/(моль электронов) * (-9.210)

E ≈ -0.402 В + 22.841 В

E ≈ 22.439 В

Таким образом, величина равновесного потенциала кадмиевого электрода при концентрации (активности) ионов кадмия в электролите 10^(-4) моль/л и температуре 298 К составляет примерно 22.439 В.