Какова молярная концентрация раствора FeSO4 в гальваническом элементе Fe/FeSO4//H2SO4 H2(Pt), где концентрация раствора

Для нахождения молярной концентрации раствора \(FeSO_4\) в данной гальванической элементе, нам необходимо использовать уравнение Нернста для расчёта стандартного потенциала элементов.

Шаг 1: Сначала найдём потенциал \(E^0\) для идеального Fe/Fe^{2+} и H^+/H_2 полуреакций.

Уравнение Нернста имеет вид:
\[E = E^0 - \frac{RT}{nF} \ln Q,\]
где:
\(E\) - потенциал реакции,
\(E^0\) - стандартный потенциал,
\(R\) - универсальная газовая постоянная (\(8,314 \ моль \cdot К^{-1} \cdot Дж^{-1}\)),
\(T\) - температура в Кельвинах,
\(n\) - количество электронов, участвующих в реакции,
\(F\) - постоянная Фарадея (\(96485 \ Кл/моль\)),
\(Q\) - отношение активностей продуктов к реагентам.

Для Fe/Fe^{2+} полуреакции:
\[E^0_1 = -0.44 \ В,\]
\(n_1 = 2\) (так как участвуют 2 электрона).

Для H^+/H_2 полуреакции:
\[E^0_2 = 0 \ В,\]
\(n_2 = 2\) (так как участвуют 2 электрона).

Шаг 2: Найдём \(E^0_{cell}\) - стандартный потенциал элемента:
\[E^0_{cell} = E^0_1 - E^0_2 = -0.44 \ В - 0 \ В = -0.44 \ В.\]

Шаг 3: Теперь найдём \(Q\) для данной реакции:
\[Q = \frac{[Fe^{2+}]}{[H^+]} = \frac{0.01}{0.0005} = 20.\]

Шаг 4: Подставим все значения в уравнение Нернста для клетки:
\[E_{cell} = -0.44 - \frac{8,314 \cdot 298}{2 \cdot 96485} \cdot \ln(20) = -0.44 - 0.057 \cdot \ln(20) \approx -0.651 \ В.\]

Таким образом, молярная концентрация раствора \(FeSO_4\) в данной гальванической элементе составляет примерно -0.651 В.