Какую концентрацию (С, моль/л) необходимо подставить в уравнение Нернста для металлического электрода свинца, погружённого в раствор его соли с известным потенциалом -0,3148 В и ионом Pb^2?

Химия 11 класс Электрохимия концентрация Нернста уравнение Нернста металлический электрод свинца потенциал свинца раствор соли свинца ион Pb^2 химия 11 класс электрохимия потенциал электрода свинец в растворе Новый

Чтобы найти необходимую концентрацию иона свинца (Pb^2+) для подстановки в уравнение Нернста, нам нужно следовать нескольким шагам.

Шаг 1: Записать уравнение Нернста

Уравнение Нернста для металлического электрода выглядит следующим образом:

E = E° - (RT/nF) * ln(Q),

где:

• E - потенциал электрода (в данном случае -0,3148 В),
• E° - стандартный электродный потенциал (для свинца E° = -0,126 В),
• R - универсальная газовая постоянная (8,314 Дж/(моль·К)),
• T - температура в Кельвинах (обычно берется 298 K),
• n - количество электронов, участвующих в реакции (для свинца n = 2),
• F - постоянная Фарадея (96485 Кл/моль),
• Q - реакционная степень, которая в данном случае равна [Pb^2+].

Шаг 2: Подставить известные значения

Теперь подставим известные значения в уравнение Нернста:

-0,3148 = -0,126 - (8,314 * 298 / (2 * 96485)) * ln([Pb^2+]).

Шаг 3: Упростить уравнение

Сначала найдем значение (RT/nF):

• RT = 8,314 * 298 = 2478,572 Дж/моль,
• nF = 2 * 96485 = 192970 Кл/моль,
• RT/nF = 2478,572 / 192970 ≈ 0,01284 В.

Теперь уравнение становится:

-0,3148 = -0,126 - 0,01284 * ln([Pb^2+]).

Шаг 4: Переносим все к одной стороне

Переносим -0,126 на левую сторону:

-0,3148 + 0,126 = -0,01284 * ln([Pb^2+]).

-0,1888 = -0,01284 * ln([Pb^2+]).

Шаг 5: Изолируем ln([Pb^2+])

Теперь делим обе стороны на -0,01284:

ln([Pb^2+]) = -0,1888 / -0,01284 ≈ 14,71.

Шаг 6: Находим концентрацию [Pb^2+]

Чтобы найти [Pb^2+], применяем экспоненциальную функцию:

[Pb^2+] = e^(14,71) ≈ 2,27 * 10^6 моль/л.

Ответ: Необходимая концентрация иона Pb^2+ для подстановки в уравнение Нернста составляет примерно 2,27 * 10^6 моль/л.