Рассчитать ЭДС элемента


Помогите решить пожалуйста

В таких элементах принято записывать катод справа, а анод слева. Поэтому сначала запишем протекающие процессы на электродах :

\ce{K : Cu3(PO4)2 +6e^{-}= 3Cu + 2PO4^{3-}}
\ce{A: 2H^{+} +2e^{-}= H2}

Затем, необходимо написать уравнения Нернста для каждого протекающего процесса :

\ce{E_{Cu_{3}(PO_{4})_{2}/Cu} =E^{0}_{Cu_{3}(PO_{4})_{2}/Cu} +\frac{RT}{6F}ln(\frac{1}{[PO_{4}^{-3}]^{2}})}
\ce{E_{H^{+}/H_{2}}= E^{0}_{H^{+}/H_{2}} + \frac{RT}{2F}ln([H^{+}]^{2})}

Теперь, надо всего лишь рассмотреть случаи в каждом процессе. В условии написано, что в растворе содержание фосфата меди максимальное (насыщенный раствор), значит мы должны рассчитать насыщенную молярную концентрацию фосфат ионов в таком растворе.
При растворении фосфата меди, устанавливается следующее равновесие :

\ce{Cu3(PO4)2_{(тв)} = 3Сu^{2+} + 2PO4^{3-}}

Заметим, что электроды находятся в одном растворе (потому что в элементе отсутствует двойная вертикальная линия). Это значит что мы должны учитывать, что при рН = 0 в растворе будут сосуществовать такие формы фосфорсодержащих частиц как \ce{H3PO4 , H2PO4^{-}, HPO4^{2-}}. Поэтому, тебе надо найти мольную долю именно фосфат ионов при рН = 0. Сделать это можно благодаря следующей формуле, которую я настоятельно рекомендую вывести самому :

\ce{\alpha _{PO_{4}^{3-}}=\frac{K3K2K1}{K3K2K1 + K2K1[H+] + K1[H+]^{2} + [H+]^{3}}}

Рассчитать равновесную концентрацию фосфат ионов мы можем следующим образом. Пусть в раствор перевелось максимально х моль/л фосфата меди, значит по стехиометрии реакции \ce{[Cu^{2+}] = 3x} моль/л , \ce{[PO4^{3-}] = 2x \cdot \alpha_{PO_{4}^{3-}}} моль/л. С помощью произведения растворимсоти ты с легкостью можешь найти значение х, а оттуда и равновесную концентрацию фосфат ионов.

На последок тебе осталось найти потенциалы двух электродов, и найти ЭДС элемента отняв потенциал анода от потенциала катода.

P.S. Судя по дизайну, это задача из “Основы физической химии” Еремина, поэтому рекомендую брать константы и потенциалы только из его книги

7 симпатий