Водородно-кислородный топливный элемент работает
при 25 ◦C и давлениях кислорода и водорода, равных 3 бар.
Чему равна ЭДС элемента, если считать газы идеальными?
3 лайка
Сначало я бы определил константу равновесия реакций а для этого подумай какой процесс может пройсходить между водородом и ксилородом а как только поймешь найди константу равновесия за тем я бы использовал dG=-RTlnK и после этого найдя dG использовал бы dG=-nfE выразив отсюда Е и подставив данные ты найдешь Е (ЭДС)
7 лайков
Спасибо огромное!
1 лайк
Здравствуйте! если честно не понял чеза константу вы нашли и откуда вы приписали 2 H+ иона к реагентам.
попытался решить по своему, но не понимаю правильно ли. т.к принял, концентрацию H+ ионов и воды как стандартными, а еще даже не уверен можно ли делать так как сделал я
потом E2-2E1=E нам нужный и это равно 1,2512
1 лайк
Когда я решал эту задачу, то я пробовал разные способы(отчаяно вбивал все числа в уравнение), в нескольких случаях выходил ответ близкий к 1.25В, поэтому решил спросить на аске.
А константу выявили из давлений водорода и кислорода:
K_p=\frac{1}{P_{O_2}\times\left(P_{H_2}\right)^2}=\frac{1}{3\ast3^2}=\frac{1}{27}
5 лайков
Это же ведь не константа равновесие, а Q - reaction quotient
Данная формула справедливо, если только мы говорим, что установилось равновесие. А что значит, когда устанавливается равновесие? \Delta_rG = 0, значит E_{cell} =0. Рассуждении не совсем корректны, хотя на фотке сам применял уравнение Нернста
в условии было сказано, что давление 3 бар, так что возможно такой подход не совсем верный
И у меня возникает свой вопрос, почему при решении задачи мы давление воды приняли как 1 бар?
1 лайк
Стандартное состояние воды для растворов принимают как чистую жидкую воду. А раз так, то её активность почти 1.
1 лайк
А у нас же в условии не стандартное условие, даже так получается мы делаем такое приближение, ну ок че сказать
1 лайк
Попробуйте посчитать насколько отличается активность воды в 0.01 молярном растворе HCl от единицы, примите раствор идеальным.
Вдобавок попробуйте оценить насколько при общем давлении 10 бар, активность воды будет отличаться от единицы.
1 лайк
a_A = \gamma_A\cdot x_A
Где A у нас растворитель, \gamma_a = 1
В случае раствора с \ce{HCl}, x_{\ce{H2O}} = 0.99982 = a_A
А в чистом растворе у нас x_{\ce{H2O}} = 1 = a_A
будет ли отличаться вообще? Кажется, что там активность ровно = 1, хотя я даже не знаю как это рассчитать . Типо вот так сделать :
a_A = \gamma_A \cdot \frac{p_{\ce{H2O}}}{p_{общ}}
Хотя тут мы должны использовать мольную долю именно в растворе
1 лайк
А что, у тебя не диссоциирует HCl?
Используй определение активности, после чего тебе придется зависимость хим.потенциала от давления определить.
1 лайк
А ой, забыл учесть, ну тогда будет вот так :
n(ионов общий) = 0,02 моль
x_\ce{H2O} = 0.99964
А какая зависимость? V_m \Delta p = \mu_2-\mu_1 вот так? Что-то подсказывает, что нет
1 лайк
Конкретно в этом случае оно, но надо пояснить почему так
Хим.потенциал определение
\newcommand{\diff}[2]{\frac{\partial #1}{\partial #2}}
\mu_i=\left( \diff{G}{n_i} \right)_{p,T,n_{i \neq j}}
Зависимость энергии Гиббса от давления
\newcommand{\diff}[2]{\frac{\partial #1}{\partial #2}}
\left( \diff{G}{P} \right)_{T,n}=V
Собираем всё в одну кучу
\newcommand{\diff}[2]{\frac{\partial #1}{\partial #2}}
\left( \diff{\mu_i}{P} \right)_{T,n}=\left(\diff{}{P}\left( \diff{G}{n_i} \right)_{p,T,n_{i \neq j}} \right)_{T,n} = \left(\diff{}{n_i}\left( \diff{G}{P} \right)_{T,n}\right)_{p,T,n_{i \neq j}} =\left(\diff{V}{n_i}\right)_{p,T,n_{i \neq j}} = \overline {V_{n_i}}
Последнее это парциальный объем, вообще все зависимости у хим.потенциалов такие же как и у энергии Гиббса, только вот вместо экстенсивных величин там парциальные экстенсивные величины.
Чтобы найти как хим.потенциал будет меняться от давления надо интегрировать этот парциальный объем по давлению, но парочка очевидностей:
- В случае чистой воды это просто молярный объем, ну других то веществ нет
- Сжимаемость так мала, что можно считать молярный объем постоянным
Получаем то что получаем
Осталось запихнуть в определение активности
\ln a=\frac{\mu-\mu_0}{RT}
И посчитать активность воды при 10 атмосферах.
6 лайков
Кстати если не ошибаюсь ( ну скажу просто чтобы было понятней ) последнее где парциальный объем равен молярному , это закон Амага для идеальных газов ( и вроде идеальных растворов) а вообще вывод еще можно посмотреть в этой лекции Лекция 8. Химический потенциал | Открытые видеолекции учебных курсов МГУ ( ну это я так , чтобы понятно было просто)
1 лайк
Ну жидкая вода не газ. Так что тут он не работает. Тут просто пользуюсь тем, что у чистых веществ очевидно парциальный объем это молярный.
1 лайк