Question

Решите задачу по дано Массовая доля CuSO4 =10%
Электродный потенциал =0,334В
Плотность раствора 1 г/мл
Температура 25 градусов
Найти стандартный электронный потенциал.

Answer 1

Дано:

ω(CuSO₄) = 10%

E°(Cu²⁺/Cu) = 0,334 В

ρ(р-ра CuSO₄) = 1 гр/мл

t = 25°C

Найти:

E(Cu²⁺/Cu) - ?

1) Для начала мы напишем методом полуреакции из вещества CuSO₄ и с электронным потенциалом:

CuSO₄ + 2e⁻ ⇄ Cu + SO₄²⁻      E(Cu²⁺/Cu) = ?

Cu²⁺ + 2e⁻ ⇄ Cu                        E°(Cu²⁺/Cu) = 0,334 В

2) Теперь найдем массу раствора CuSO₄, а потом его массу чистого вещества:

Пусть V(р-ра CuSO₄) = V мл = 0,001V л

m(р-ра CuSO₄) = V(р-ра CuSO₄) × ρ(р-ра CuSO₄) = V мл × 1 гр/мл = V гр

m(CuSO₄) = (m(р-ра CuSO₄) × ω(CuSO₄))/100% = (V гр × 10%)/100% = V гр × 0,1 = 0,1V гр

3) Теперь находим количества вещества CuSO₄ :

M(CuSO₄) = 64 + 32 + 16×4 = 96 + 64 = 160 гр/моль

n(CuSO₄) = m(CuSO₄)/M(CuSO₄) = 0,1V гр / 160 гр/моль = 0,000625V моль

4) Далее находим концентрацию CuSO₄, а потом концентрацию Cu²⁺ по уравнению диисациации:

Cm(CuSO₄) = n(CuSO₄)/V(р-ра CuSO₄) = 0,000625V моль / 0,001V л = 0,625 моль/л = 0,625 М

Далее запишем уравнение диссоциации CuSO₄ :

CuSO₄ ⇄ Cu²⁺ + SO₄²⁻

1 моль      1 моль

0,625 М    0,625 М

n(Cu²⁺) : n(CuSO₄) = 1 : 1 ⇒ [Cu²⁺] = Cm(CuSO₄) = 0,625 М

5) Теперь находим стандартный электронный потенциал CuSO₄ по уравнению Нернста:

E(Cu²⁺/Cu) = E°(Cu²⁺/Cu) + (2,3RT)/(nF) × lg[Cu²⁺] - Уравнение Нернста:

Так как у словии задачи говорится что t = 25°C , значит мы его будем выражать его температуру в Кельвинах, и получим итоговое уравнение для нахождения стандартного электронного потенциала у CuSO₄ :

T = t + 273 К = 25°С + 273 К = 298 К - выражение температуры в Кельвинах

E(Cu²⁺/Cu) = E°(Cu²⁺/Cu) + (2,3RT)/(nF) × lg[Cu²⁺] = E°(Cu²⁺/Cu) + (2,3×8,31 Дж/(моль×К) × 298 К)/(n × 96500 Кл/моль) × lg[Cu²⁺] = E°(Cu²⁺/Cu) + (5695,674 Дж/моль)/(n × 96500 Кл/моль) × lg[Cu²⁺] ≈ E°(Cu²⁺/Cu) + (0,059 Дж/Кл)/n × lg[Cu²⁺] =  E°(Cu²⁺/Cu) + (0,059 В)/n × lg[Cu²⁺]

Следовательно получаем:

E(Cu²⁺/Cu) = E°(Cu²⁺/Cu) + (0,059 В)/n × lg[Cu²⁺]

Теперь находим стандартный электронный потенциал у CuSO₄ :

E(Cu²⁺/Cu) = 0,334 В + (0,059 В)/2 × lg(0,625) ≈ 0,334 В + 0,0295 В × (-0,2) ≈ 0,334 В - 0,0059 В ≈ 0,3281 В ≈ 0,328 В

ответ: E(Cu²⁺/Cu) = 0,328 В

Решено от: $DK954$