Какова ЭДС и какие реакции происходят на аноде и катоде в данном гальваническом элементе с составом Pt, H2 / 0,01

В данном гальваническом элементе с составом Pt, H2 / 0,01 н HNO3║ раствор с pH = 11 / H2, Pt, электрод Pt является анодом, а реакция на аноде будет следующей:

\[
\text{Pt} \rightarrow \text{Pt}^{2+} + 2\text{e}^-
\]

Электрод H2 является катодом, а реакция на катоде будет следующей:

\[
2\text{H}^+ + 2\text{e}^- \rightarrow \text{H2}
\]

Теперь рассмотрим реакции, происходящие в растворе:

Рассмотрим ион H2O, который может реагировать как кислота и основание:

\[
\text{H2O} \rightleftharpoons \text{H}^+ + \text{OH}^-
\]

Учитывая, что pH = 11, можно сделать вывод, что концентрация \(\text{H}^+\) равна \(10^{-11}\), а концентрация \(\text{OH}^-\) также равна \(10^{-3}\) (вследствие самопротолиза воды). Тогда степень диссоциации слабых электролитов можно рассчитать по формуле Оствальда:

\[
\alpha = \frac{c-x}{c}
\]

где \(\alpha\) - степень диссоциации, \(c\) - начальная концентрация электролита, а \(x\) - его концентрация после диссоциации.

Таким образом, в данном растворе с pH = 11 степень диссоциации слабого электролита будет равна:

\[
\alpha = \frac{10^{-3}}{10^{-3}+10^{-11}} \approx 0.999999999
\]

Теперь рассмотрим ЭДС гальванического элемента. Для этого воспользуемся формулой Нернста:

\[
E_{\text{cell}} = E_{\text{cathode}} - E_{\text{anode}}
\]

где \(E_{\text{cell}}\) - ЭДС элемента, \(E_{\text{cathode}}\) - потенциал катода и \(E_{\text{anode}}\) - потенциал анода.

Значение потенциала стандартного водородного электрода (SHE) принимается равным 0 В. Тогда, используя таблицы стандартных потенциалов, можно определить значения потенциалов анода и катода:

\[
E_{\text{cathode}} = 0 \text{ В}
\]

\[
E_{\text{anode}} = -0.59 \text{ В}
\]

Таким образом, ЭДС гальванического элемента будет равна:

\[
E_{\text{cell}} = 0 \text{ В} - (-0.59 \text{ В}) = 0.59 \text{ В}
\]

Таким образом, ЭДС данного гальванического элемента составляет 0.59 В. Реакция на аноде: \(\text{Pt} \rightarrow \text{Pt}^{2+} + 2\text{e}^-\). Реакция на катоде: \(2\text{H}^+ + 2\text{e}^- \rightarrow \text{H2}\).