Какова будет величина потенциала кадмиевого электрода в состоянии равновесия при данной концентрации (активности) ионов

Тема: Электрохимия и потенциал электрода

Пояснение:
Потенциал электрода в состоянии равновесия определяется с помощью уравнения Нернста. Данное уравнение имеет вид:

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

Где:
- E - потенциал электрода в состоянии равновесия,
- E0 - стандартный потенциал электрода,
- R - газовая постоянная (8,314 Дж/(моль·К)),
- T - температура в Кельвинах,
- n - число электронов, участвующих в реакции,
- F - постоянная Фарадея (96485,33289 Кл/моль),
- Q - отношение активностей продуктов и реагентов.

В данной задаче нам дан стандартный потенциал реакции Cd2+/Cd (ε0Cd2+/Cd = –0,402 В), концентрация (активность) ионов кадмия в электролите (10^-4 моль/л) и температура (298 K).

Ввиду того, что концентрация ионов кадмия задана, мы можем считать, что Q = [Cd2+]. Подставляя данные в уравнение Нернста, получаем:

E = -0,402 В - (8,314 Дж/(моль·К) * 298 К / (2 * 96485,33289 Кл/моль)) * ln(10^-4 моль/л)

Решая данное уравнение, мы получим значение потенциала кадмиевого электрода в состоянии равновесия.

Пример использования:
Задача: Какова будет величина потенциала кадмиевого электрода в состоянии равновесия при концентрации ионов кадмия в электролите, равной 10^-4 моль/л?
Решение:
E = -0,402 В - (8,314 Дж/(моль·К) * 298 К / (2 * 96485,33289 Кл/моль)) * ln(10^-4 моль/л)
E = -0,402 В - 0,05916 В * ln(10^-4 моль/л)
E ≈ -0,402 В - 0,05916 В * (-9,210)
E ≈ -0,402 В + 0,544 В
E ≈ 0,142 В

Ответ: Величина потенциала кадмиевого электрода в состоянии равновесия при данной концентрации ионов кадмия в электролите равна 0,142 В.

Совет:
Для понимания потенциала электрода и его рассчета рекомендуется изучить электрохимические реакции и основные принципы электрохимии. Также полезно понимание активности ионов и взаимосвязи с потенциалом электрода.

Практика:
Каков будет величина потенциала серебряного электрода в состоянии равновесия при данной концентрации (активности) ионов серебра в электролите, равной 10^-3 моль/л? Учитывайте температуру (298К) и стандартный потенциал реакции Ag+/Ag (ε0Ag+/Ag = 0,799 В).