катод; AgCl+e=Ag+Cl-
анод;2H+=H2
E станд. катода=0,222 В. Следовательно E анода=-0,1 В. По уравнению нернста: -0.1=0+(8.314298)/(965002) * ln(x^2/1). x=0.02 M. pH=-log(0.02)=1.69, что в два раза меньше правильного ответа. Подскажите где я ошибся?
2 лайка
забыл знак умножения
Редактировать можно
На самом деле, задача пускай и выглядит очень легкой, но на деле, там такие тонкости, что аж завораживает)
Начнем с рассматривания схемы элемента. По единичным вертикальным линиям очевидно, что нет какого то разделения между растворами. Другими словами, раствор только один. Это первое замечание
А вот тут остановимся на твоей ошибке. Поскольку раствор только один, то соответственно концентрация хлорид ионов не будет равна 1М, ибо HCl и хлорсеребряный электрод находятся в одном растворе. Проще говоря, [Cl^-] ≠ 1M , и [Cl^-] = [H^+] . Это второе замечание.
Читая эту строку, ты наверное понял, что минусануть стандартный электродный потенциал от 0.322 - ошибочная идея. Думаю, в расчетах по Нернсту ты шаришь, и тебе не составит труда правильно использовать эту мысль, и решить задачу 
На всякий случай оставлю решение, на случай если у тебя не получается решить.
E_к = Е_к^o + 0.059 \lg \left(\frac{1}{[H^+]}\right )
E_a = E_a^o + 0.059/2 \cdot \lg \left([H^+]^2\right)
E_к - Е_а = 0.322 = 0.222 + 0.059 \lg(1/[H^+]^2)
Отсюда, [H+] = 0.142M , pH = 0.85
9 лайков
Можно для полного понимания узнать, почему справедливо выражение [Cl-]=[H+] конкретно в нашем случае, это некое пренебрежение, связанное с чрезвычайно малым вкладом в концентрацию протонов реакции на аноде: H2 = 2H+ + 2e- ? Или это просто уравнение электронейтральности без учета автопротолиза воды из-за достаточно большой концентрации HCl?
Угу. И на самом деле, с сильными кислотами автопротолиз становится значительном при катастрофически маленьких концентрациях кислоты.
2 лайка
Лично мне казалось, что задача требует от решателя рН раствора HCl до протекания химической реакции. В таком случае, следует рассматривать только вклад имеющихся в растворе ионов гидроксония и хлорида, которые должны иметь одинаковую концентрацию при высоких концентрациях HCl. Тут наверное можно задать 2 вопроса :
- А вдруг там использовали солянку в чрезмерно малых количествах так, что ее диссоциация не подавляет автопротолиз воды ?
Электролит на то и есть электролит, чтобы проводить электрический ток. Поэтому, в элементах я считаю, было бы крайне неразумно использовать нереально разбавленный раствор HCl.
- А как насчет израсходования хлорид ионов на образование AgCl на электроде ?
Этот вопрос я задал себе, потому что, я предположил, что хлорсеребряный электрод готовят путем помещения серебряного электрода в соляную кислоту (как это делают с свинцовым электродом), и в следствие чего, на электроде образуется тонкий слой AgCl, а сам раствор насыщается этой солью. Так вот, в силу очень малой растворимости AgCl, можно пренебречь убытками хлорид ионов
1 лайк
Так AgCl наоборот расходуется, а не образуется.
Вообще, в этом и прелесть принципа электронейтральности: могут протекать самые разные процессы, которые могут влиять друг на друга, но в конце концов, этот принцип по прежнему актуален. В данном случае:
- Диссоциация HCl повышает концентрацию H^+, что способствует уменьшению окисления H_2
- В свою очередь, повышение концентрации Cl^- способствует понижению кол-ва восстанавливаемого AgCl
- Но все таки процесс имеет положительный ЭДС, а значит весь электрохимический процесс наставляет ограничения на степень диссоциации кислоты.
Короче, все повязаны друг с другом. Но нам не нужно паниковать – нам самое главное помнить, что в любой ситуации принципы электронейтральности будут оставаться в силе. И откуда бы не брался Cl^- или H^+, их концентрации будут равны.
Но вопросы плавильные задаешь
2 лайка
А лол, я почему то подумал, что сначала берут раствор солянки, помещают серебряный электрод, на котором должна образоваться тонкая пленка из хлорида серебра. Затем помещают платиновый электрод, пропускают водород при постоянном давлении, и затем измеряют ЭДС
Хотел бы еще уточнить, в задаче спрашивают рН до протекания химической реакции, или после протекания ?
2 лайка
Важно понимать, что любое значение E привязано к определенной концентрации всех участвующих молекул/ионов. Например, E^o относится к ситуации, когда концентрация всех ионов равна 1M (ибо очевидно, что в таком случае E=E^o.
И далее, как только реакция начнет протекать, ЭДС (E) тут же начнет меняться и в равновесии придет к угадайте к чему?
значению равному нулю
Поэтому в данном случае, просят найти pH для конкретного значения ЭДС. Конкретное значение ЭДС соответствует конкретному значению концентраций.
5 лайков
Я не могу понять, почему ты взял концентрацию Cl равною концентраций Н2 ?
вы имеете в виду \ce{[H+]=[Cl-]}?
да именно так
таки принцип электронейтральности
1 лайк
можете рассказать об этом подобное?
Поскольку раствор нейтральный, общая сумма всех положительных частиц должна быть равна общей сумме всех отрицательных частиц.
Если частицы могут иметь заряд больший чем единица, то концентрации форм еще умножаются на заряд
\sum_i n [Kat^{n+}] = \sum m [An^{m-}]
2 лайка
Не могу понять, откуда это вывели
Потому что \Delta G = - nFE , а при равновесии разница в энергии Гиббса у продуктов и реагентов равна нулю.
1 лайк
Почему в этой задачи не учитывали растворимость хлорида серебра?
1 лайк