Рассчет тепла через потенциалы

[Sane4ka_2008]

Используя значения стандартных потенциалов, рассчитайте ∆G для элемента: Zn(т) | Zn2+0.010 M) || Cr3+(0.20 M) | Cr(т)

Zn2+(р) + 2e = Zn(т) E°= -0.763 В, Cr3+(р) + 3e = Cr(т) E° = -0.744 В.

a) -18.6 кДж

b) -3.07 кДж

c) -37.2 кДж

d) 9.21 кДж

e) 6.50 кДж 

у меня получился ответ 9,8 кДж, но я не уверен в своем решении. Можете пожалуйста объяснить и показать как ТАКОЕ делается?)

 

 

[HE KOT]

В 04.01.2024 в 19:47, Sane4ka_2008 сказал:

Используя значения стандартных потенциалов, рассчитайте ∆G для элемента: Zn(т) | Zn2+0.010 M) || Cr3+(0.20 M) | Cr(т)

Zn2+(р) + 2e = Zn(т) E°= -0.763 В, Cr3+(р) + 3e = Cr(т) E° = -0.744 В.

a) -18.6 кДж

b) -3.07 кДж

c) -37.2 кДж

d) 9.21 кДж

e) 6.50 кДж 

у меня получился ответ 9,8 кДж, но я не уверен в своем решении. Можете пожалуйста объяснить и показать как ТАКОЕ делается?)

 

 

Итак, для того, чтобы найти энергию Гиббса, нам нужно знать константу.

G= -RT* ln(K)

А константу можно найти зная что в состоянии равновесия Eкатода=Еанода

Ток идёт от катода к аноду то есть

От хрома к цинку

2Cr(3+)+3Zn= 3Zn(2+)+2Cr

Со временем хром будет реагировать и его концентрация будет уменьшаться на 2х М, а цинка увеличиваться на 3Х

Уравнение Неррнста:

E= E⁰+RT/z*F* ln(c ок-ля/св-ля)

У нас одна форма каждого из веществ 

Поэтому со временем Е для Cr станет

 

Е= -0.744+8.314*298/(3*96500) *

ln(0.2-2x)

А для цинка

E= -0.763+8.314*298/(2*96500)*

ln(0.01+3x)

 

Так как мы ищем константу равновесия,

нам нужно опять же вспомнить, что при равновесии Еокислителя = Е в-ля

То есть Е(Zn)=E(Cr)

-0.744+8.314*298/(3*96500) *ln(0.2-2x)=

-0.763+8.314*298/(2*96500)*ln(0.01+3x)

 

Подбором нашёл что х=0.09)))

 

Было равновесие

2Cr(3+)+3Zn= 3Zn(2+)+2Cr

K= [Zn]³/[Cr]²

 Равновесные концентрации:

[Zn]=0.2-0.09*2=0.02 M

[Cr]=0.09*3+0.01=0.28M

K= 0.02³/0.28²= 1.02*10^-4

 

G= -RT* ln(K)=  -8.314*298*ln(1.02*10^-4)= 22769.22775 Дж/моль

Или же 

22.769 кДж/моль

 

Если бы х был более точный (а не подбором), то был бы другой ответ. А может с логарифмами обсчитался, в общем, перепроверь

Думаю, идея понятна