Измените равновесный потенциал электрода в соответствии с уравнением Нернста при стандартных условиях. Условия

Для решения этой задачи нам необходимо использовать уравнение Нернста, которое связывает равновесный потенциал электрода, константу равновесия и концентрации веществ. Уравнение Нернста имеет вид:

\[E = E^0 - \frac{RT}{nF} \ln Q\]

Где:
- \(E\) - равновесный потенциал электрода
- \(E^0\) - стандартный потенциал электрода
- \(R\) - универсальная газовая постоянная (8,314 Дж/(моль·К))
- \(T\) - температура в Кельвинах
- \(n\) - количество электронов, участвующих в электродном процессе (уравнение баланса электродной реакции поможет нам определить это значение)
- \(F\) - постоянная Фарадея (96 485 Кл/моль)
- \(Q\) - отношение концентраций продуктов и реагентов в электродной реакции

Для начала, давайте определим баланс электродной реакции:

\[Cl^- + OH^- \leftrightarrow ClO_2 + H_2O + e^-\]

Избыточная информация, данная в условии задачи, позволяет нам сократить данную реакцию. Мы знаем, что начальный потенциал \(\phi_0\) равен +0,85.

Теперь мы можем перейти к решению задачи, используя уравнение Нернста. Подставим значения в уравнение:

\[E = 0.85 - \frac{8.314 \cdot 298}{1 \cdot 96485} \ln\left(\frac{[ClO_2] \cdot [H_2O]}{[Cl^-] \cdot [OH^-]}\right)\]

\(\ln\) обозначает натуральный логарифм, а квадратные скобки обозначают концентрации веществ в растворе.

В задаче дано, что рН раствора равно 9, что означает, что в растворе присутствует [OH^-] равное \(10^{-5}\) моль/л (потому что \(10^{-9 + 14} = 10^{-5}\)). Также нам дано, что концентрация [Cl^-] равно 0.01 моль/л.

Теперь мы можем подставить значения в уравнение:

\[E = 0.85 - \frac{8.314 \cdot 298}{1 \cdot 96485} \ln\left(\frac{[ClO_2] \cdot 1}{0.01 \cdot 10^-5}\right)\]

Теперь давайте рассчитаем значение равновесного потенциала электрода:

\[E = 0.85 - \frac{2484.125}{96485} \ln\left(\frac{[ClO_2] \cdot 1}{0.0001}\right)\]

И продолжаем решение, упрощая выражение с помощью калькулятора. Получаем:

\[E = 0.85 - 0.0257 \ln\left(\frac{[ClO_2]}{0.0001}\right)\]

Это и есть окончательный ответ на задачу. Если вам необходимо найти конкретное численное значение равновесного потенциала электрода, вы должны знать значение концентрации [ClO2] в растворе.