Какова ЭДС цепи при температуре 25°C, если она состоит из каломельного электрода, погруженного в насыщенный раствор

Чтобы найти ЭДС цепи, необходимо использовать формулу Нернста, которая связывает ЭДС с концентрациями ионов в растворах. Формула Нернста выглядит следующим образом:

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

Где:
- E - ЭДС цепи;
- E^\circ - стандартный потенциал ячейки;
- R - универсальная газовая постоянная (8,314 Дж/(моль·К));
- T - температура в Кельвинах;
- n - количество электронов, участвующих в реакции;
- F - постоянная Фарадея (96485 Кл/моль);
- ln - натуральный логарифм;
- Q - значение равновесной константы химической реакции.

Для данной задачи мы имеем каломельный электрод с насыщенным раствором КС1 и хингидронный электрод с раствором с рН = 3,7. Зная стандартные потенциалы ячеек для данных систем, мы можем рассчитать разность стандартных потенциалов, которая будет использоваться в формуле Нернста.

Стандартный потенциал ячейки для каломельного электрода составляет +0,241 В, а для хингидронного электрода -калиброванный на стандартный водородный электрод (SHE) - составляет +0,000 В.

Таким образом, разность стандартных потенциалов будет:

\[\Delta E^\circ = 0,241 В - 0,000 В = + 0,241 В\]

Теперь нам нужно рассчитать значение равновесной константы Q. Для этого воспользуемся формулой связи рН и концентрации водородных и гидроксильных ионов в водных растворах:

\[pH = -\log[H^+]\]

Где [H^+] - концентрация водородных ионов, которую мы можем найти, зная значение рН.

В данной задаче значение рН равно 3,7. Чтобы найти концентрацию водородных ионов, мы можем сделать следующее:

\[10^{{-pH}} = 10^{{-3,7}} = [H^+]\]

Теперь у нас есть значение концентрации водородных ионов. Это значение будет использоваться в формуле Нернста. Однако мы также должны знать количество электронов, участвующих в реакции. Для каломельного электрода количество электронов равно 2, так как реакция происходит с участием ионов ртути(II). Для хингидронного электрода количество электронов равно 0, так как это обычно референсный электрод.

Теперь мы можем подставить все значения в формулу Нернста:

\[E = 0,241 В - \frac{{8,314 Дж/(моль·К) \cdot 298K}}{{2 \cdot 96485 Кл/моль}} \cdot \ln \left(\frac{{[H^+]}}{{1}} \right)\]

Расчет этой формулы должен дать нам ЭДС цепи при температуре 25°C, если она состоит из каломельного электрода и хингидронного электрода. Необходимо расчитать концентрацию водородных ионов, логарифм натуральный и подставить полученные значения в формулу.