ВУЗы и колледжи
Помогите пожалуйста решить задачу по химии
вычислить ЭДС гальванического элемента составленного из водородных электродов, погруженных в 0,5 н раствор муравьиной и 1 н раствор уксусной кислоты при t = 25С. Константа диссоциации муравьиной кислоты равна 1.77 * 10 ^ -4, уксусной кислоты -1.76 * 10 ^ -5
Сн (НСООН) = 0,5 н
Сн (СН3СООН) = 1,0 н
Кd(HCOOH) = 1,77*10^(-4)
Кd(СH3COOH) = 1,76*10^(-5)
Т = 273 + 25 = 298ºК
Для решения задачи необходимо вычислить водородные показатели двух растворов.
Поскольку обе кислоты одноосновные, то их эквивалентные числа равны единице.
z(HCOOH) = 1
z(CH3COOH) = 1
Тогда молярные концентрации растворов кислот.
См (НСООН) = Сн (НСООН) /z(HCOOH) = 0,5/1 = 0,5 М
См (СН3СООН) = Сн (СН3СООН) /z(СH3СOOH) = 1,0/1 = 1,0 М
Как муравьиная, так и уксусная кислоты – слабые электролиты. Молярная концентрация ионов Н (+) для слабой кислоты.
[H(+)] = √[Kd(кислоты) *Cм (кислоты) ]
Молярные концентрации ионов Н (+) в растворах муравьиной и уксусной кислот.
[H(+)]1 = √[Kd(НСООН) *Cм (НСООН) ] = √(1,77*10^(-4)*0,5) = 9,4*10^(-3)
[H(+)]2 = √[Kd(СН3СООН) *Cм (СН3СООН) ] = √(1,76*10^(-5)*1,0) = 4,2*10^(-3)
Водородный показатель раствора муравьиной кислоты
рН1 = - lg[H(+)]1 = - lg 9,4*10^(-3) = 3 – lg 9,4 = 2,0
Водородный показатель раствора уксусной кислоты
рН2 = - lg[H(+)]2 = - lg 4,2*10^(-3) = 3 – lg 4,2 = 2,4
В гальваническом элементе анодом становится электрод, имеющий меньший электродный потенциал, а катодом – электрод, имеющий больший электродный потенциал.
Чем выше водородный показатель раствора, тем меньше электродный потенциал водородного электрода. Водородный электрод, опущенный в раствор с большим значением рН имеет меньшее значение электродного потенциала, а водородный электрод, опущенный в раствор с меньшим значением рН имеет большее значение электродного потенциала.
Поскольку рН2 > рН1, то в данном гальваническом элементе анодом будет электрод, опущенный в раствор уксусной кислоты, а катодом – водородный электрод, опущенный в раствор муравьиной кислоты.
Схема гальванического элемента
А (-) Pt, H2 (1 атм) | СH3СООН (1,0 н) || НСООН (0,5 н) | H2 (1 атм) , Pt K(+)
На аноде протекает процесс окисления молекулярного водорода до ионов Н (+) , а на катоде – процесс восстановления ионов водорода Н (+) до молекулярного водорода.
Анод (-) H2 – 2e → 2H(+)│1 - процесс окисления на аноде
Катод (+) 2H(+) + 2е → H2↑│1 - процесс восстановления на катоде
Электродные потенциалы водородных электродов по уравнению Нернста при 298ºК.
Будем считать, что давление водорода p(H2) = 1 атм.
Водородный электрод, опущенный в раствор муравьиной кислоты НСООН
Е (катода) = Еº(2Н (+)/Н2) + (0,059/2)*lg ([H(+)]1)^2 = Еº(2Н (+)/Н2) – 0,059*pH1 = 0 – 0,059*2 = – 0,118 В
Водородный электрод, опущенный в раствор уксусной кислоты СН3СООН
Е (анода) = Еº(2Н (+)/Н2) + (0,059/2)*lg ([H(+)]2)^2 = Еº(2Н (+)/Н2) – 0,059*pH2 = 0 – 0,059*2,4 = – 0,1416 В
ЭДС гальванического элемента
Е = E(катода) – Е (анода) = – 0,118 – (– 0,1416) = 0,0236 В
Сн (СН3СООН) = 1,0 н
Кd(HCOOH) = 1,77*10^(-4)
Кd(СH3COOH) = 1,76*10^(-5)
Т = 273 + 25 = 298ºК
Для решения задачи необходимо вычислить водородные показатели двух растворов.
Поскольку обе кислоты одноосновные, то их эквивалентные числа равны единице.
z(HCOOH) = 1
z(CH3COOH) = 1
Тогда молярные концентрации растворов кислот.
См (НСООН) = Сн (НСООН) /z(HCOOH) = 0,5/1 = 0,5 М
См (СН3СООН) = Сн (СН3СООН) /z(СH3СOOH) = 1,0/1 = 1,0 М
Как муравьиная, так и уксусная кислоты – слабые электролиты. Молярная концентрация ионов Н (+) для слабой кислоты.
[H(+)] = √[Kd(кислоты) *Cм (кислоты) ]
Молярные концентрации ионов Н (+) в растворах муравьиной и уксусной кислот.
[H(+)]1 = √[Kd(НСООН) *Cм (НСООН) ] = √(1,77*10^(-4)*0,5) = 9,4*10^(-3)
[H(+)]2 = √[Kd(СН3СООН) *Cм (СН3СООН) ] = √(1,76*10^(-5)*1,0) = 4,2*10^(-3)
Водородный показатель раствора муравьиной кислоты
рН1 = - lg[H(+)]1 = - lg 9,4*10^(-3) = 3 – lg 9,4 = 2,0
Водородный показатель раствора уксусной кислоты
рН2 = - lg[H(+)]2 = - lg 4,2*10^(-3) = 3 – lg 4,2 = 2,4
В гальваническом элементе анодом становится электрод, имеющий меньший электродный потенциал, а катодом – электрод, имеющий больший электродный потенциал.
Чем выше водородный показатель раствора, тем меньше электродный потенциал водородного электрода. Водородный электрод, опущенный в раствор с большим значением рН имеет меньшее значение электродного потенциала, а водородный электрод, опущенный в раствор с меньшим значением рН имеет большее значение электродного потенциала.
Поскольку рН2 > рН1, то в данном гальваническом элементе анодом будет электрод, опущенный в раствор уксусной кислоты, а катодом – водородный электрод, опущенный в раствор муравьиной кислоты.
Схема гальванического элемента
А (-) Pt, H2 (1 атм) | СH3СООН (1,0 н) || НСООН (0,5 н) | H2 (1 атм) , Pt K(+)
На аноде протекает процесс окисления молекулярного водорода до ионов Н (+) , а на катоде – процесс восстановления ионов водорода Н (+) до молекулярного водорода.
Анод (-) H2 – 2e → 2H(+)│1 - процесс окисления на аноде
Катод (+) 2H(+) + 2е → H2↑│1 - процесс восстановления на катоде
Электродные потенциалы водородных электродов по уравнению Нернста при 298ºК.
Будем считать, что давление водорода p(H2) = 1 атм.
Водородный электрод, опущенный в раствор муравьиной кислоты НСООН
Е (катода) = Еº(2Н (+)/Н2) + (0,059/2)*lg ([H(+)]1)^2 = Еº(2Н (+)/Н2) – 0,059*pH1 = 0 – 0,059*2 = – 0,118 В
Водородный электрод, опущенный в раствор уксусной кислоты СН3СООН
Е (анода) = Еº(2Н (+)/Н2) + (0,059/2)*lg ([H(+)]2)^2 = Еº(2Н (+)/Н2) – 0,059*pH2 = 0 – 0,059*2,4 = – 0,1416 В
ЭДС гальванического элемента
Е = E(катода) – Е (анода) = – 0,118 – (– 0,1416) = 0,0236 В
Похожие вопросы
- Помогите, пожалуйста, решить задачу по химии! см ниже
- Помогите пожалуйста с задачей по химии!!!!
- Помогите пожалуйста решить задачи по правоведению! Очень надо. За ранее всем спасибо )))
- Помогите пожалуйста решить задачу по физической химии
- Помогите пожалуйста решить задачи по физике…
- Помогите пожалуйста решить задачи... После завтра очень нужно на экзамене! На парах этого не проходили!
- Помогите, пожалуйста, решить задачи по Уголовному праву. (Сама окончательно запуталась)
- Помогите пожалуйста решить задачи по экономике, признаю ответ лучшим и отблагодарю дополнительными баллами!!!!
- Помогите пожалуйста решить задачи по Компьютерной практике!!!
- Помогите, пожалуйста, решить задачи по финансовому менеджменту!