C помощью гальванического элемента, составленного из лорсеребряного и водородного электродов, определить рН исследуемого раствора. Записать элемент, электродные реакции в нем. (Решение → 32394)

заказ №38755

№ 102

102. C помощью гальванического элемента, составленного из хлорсеребряного и водородного электродов, определить рН исследуемого раствора. Записать элемент, электродные реакции в нем. Рассчитать активность ионов водорода и гидроксила в исследуемом растворе, если ЭДС элемента при 303 К равна 0.52 В, а фхс= 0.22 В.

 Дано: Е = 0.52 В φхс = 0.22 В Т = 303 К

Найти: а(Н+ ) = ? а(ОН- ) = ?

Решение:

Схема гальванического элемента: анод( + ) Pt, H2 | H+ ||КСl (насыщ.), AgCl | Аg ( - )катод Электродные реакции, протекающие в гальваническом элементе: К(-): Ag+ + 1e → Ag° (φхс = 0.22 В) A(+): H2° - 2e → 2H+ Согласно формуле для расчёта ЭДС: Е = Екатода – Еанода = 0.52, то потенциал анода, зная потенциал катода (хлорсеребрянный), равен: Еанода= Екатода – Е = 0.22 – 0.52 = -0.30 (В) Вычислим рН раствора, зная, что потенциал стандартного водородного электрода равен 0.00В, то: Еанода = -0.059рН. Откуда рН равен: рН = - (Еанода/0.059) = -(-0.30/0.059) = 5.08 Используя значение рН, вычислим концентрацию ионов водорода [H+ ] и [OH- ]: рН = -lg[H+ ] = 5.08; [H+ ] = 8.3·10-6 (моль/л) Для расчёта ионов гидроксила применим формулы: рОН = 14 – рН = 14 – 5.08 = 8.92 рОН = -lg[OH- ] = 8.92; [OH- ] = 1.2·10-9 (моль/л) Активность можно определить по формуле: а = С·f, где f – коэффициент активности. lg f = -0.509·z(+)·√I, где z – заряд иона, I – ионная сила раствора, которая равна: I = ½ ·(C(H+ )·z(+)2 + C(OH- )·z(-) 2 ) = ½ · (8.3·10-6 ·(+1)2 + 1.2·10-9 ·(-1)2 ) = 4.15·10-6 Подставив полученные данные, вычислим коэффициент активности: lg f = -0.509·(+1)·√4.15·10-6 = -1.04·10-3 f = 0.998 Активность ионов водорода равна: а(Н+ ) = 8.3·10-6 ·0.998 = 8.28·10-6 (моль/л) Активность ионов гидроксила соответственно равна: а(ОН- ) = 1.2·10-9 ·0.998 = 1.198·10-9 (моль/л).

 Ответ: а(Н+ ) = 8.28·10-6 (моль/л); а(ОН- ) = 1.198·10-9 (моль/л).