Exemplu de ecuație Nernst Problema

Exemplu de ecuație Nernst Problema

Potențialele celulare standard sunt calculate în condiții standard. Temperatura și presiunea sunt la temperatură și presiune standard, iar concentrațiile sunt soluții apoase de 1 M. În condiții non-standard, ecuația Nernst este utilizată pentru a calcula potențialele celulare. Modifică potențialul standard al celulelor pentru a ține cont de temperatura și concentrațiile participanților la reacție. Acest exemplu de exemplu arată cum să utilizăm ecuația Nernst pentru a calcula un potențial celular.

Problemă

Găsiți potențialul celular al unei celule galvanice pe baza următoarei jumătăți de reacție la 25 ° C
CD2+ + 2 e- → Cd E0 = -0.403 V
Pb2+ + 2 e- → Pb E0 = -0.126 V
unde Cd2+ = 0,020 M și Pb2+ = 0,200 M.

Soluţie

Primul pas este determinarea reacției celulare și a potențialului total al celulelor.
Pentru ca celula să fie galvanică, E0celulă > 0.
(Notă: Examinați exemplul celulelor galvanice Problemă pentru metoda de a găsi potențialul celular al unei celule galvanice.)
Pentru ca această reacție să fie galvanică, reacția de cadmiu trebuie să fie reacția de oxidare. Cd → Cd2+ + 2 e- E0 = +0.403 V
Pb2+ + 2 e- → Pb E0 = -0.126 V
Reacția totală a celulelor este:
Pb2+(aq) + Cd (s) → Cd2+(aq) + Pb (s)
și E0celulă = 0,403 V + -0,126 V = 0,277 V
Ecuația Nernst este:
Ecelulă = E0celulă - (RT / nF) x lnQ
Unde
Ecelulă este potențialul celular
E0celulă se referă la potențialul celular standard
R este constanta gazului (8.3145 J / mol · K)
T este temperatura absolută
n este numărul de moli de electroni transferați prin reacția celulei
F este constanta lui Faraday 96485.337 C / mol)
Q este coeficientul de reacție, unde
Q = Cc· Dd / AA· Bb
unde A, B, C și D sunt specii chimice; și a, b, c și d sunt coeficienți în ecuația echilibrată:
a A + b B → c C + d D
În acest exemplu, temperatura este de 25 ° C sau 300 K și 2 moli de electroni au fost transferați în reacție.
RT / nF = (8.3145 J / mol · K) (300 K) / (2) (96485.337 C / mol)
RT / nF = 0,013 J / C = 0,013 V
Singurul lucru rămas este găsirea coeficientului de reacție, Q.
Q = produse / reactanți
(Notă: Pentru calculele coeficientului de reacție, sunt ignorate lichide pure și reactanți sau produse solide pure.)
Q = Cd2+/ Pb2+
Q = 0,020 M / 0,200 M
Q = 0,100
Combinați în ecuația Nernst:
Ecelulă = E0celulă - (RT / nF) x lnQ
Ecelulă = 0,277 V - 0,013 V x ln (0,100)
Ecelulă = 0,277 V - 0,013 V x -2.303
Ecelulă = 0,277 V + 0,023 V
Ecelulă = 0,300 V

Răspuns

Potențialul celular pentru cele două reacții la 25 ° C și Cd2+ = 0,020 M și Pb2+ = 0,200 M este 0,300 volți.


Priveste filmarea: Mecanica fluidelor C. Balan2015-2016Curs