Электрохимия. Найти мольную долю, зная ЭДС Цепь состоит из двух водородных электродов, опущенных в 0,1 H раствор HCI. В один из электродов поступает чистый водород при 1 атм, а в другой – смесь аргона и водорода при 1 атм. Чему равна мольная доля водорода в смеси, если при 25 °C ЭДС составляет 10 мВ.

Предыдущий
вопрос Следующий
вопрос

Для решения этой задачи используем уравнение Нернста:

E = E^0 - (0,0592/n) * log([H+])

где E - измеренная ЭДС, E^0 - стандартный потенциал водородного электрода (0,00 В), n - количество электронов, участвующих в реакции (в данном случае 2), [H+] - концентрация протонов.

Из уравнения Нернста найдем концентрацию протонов [H+]:

E = 0 - (0,0592/2) log([H+])
10 10^-3 = 0,0296 * log([H+])
log([H+]) = 0,337
[H+] = 10^0,337 = 2,17 моль/л

Теперь найдем мольную долю водорода в смеси:

Для чистого водорода [H2]: p(H2) = 1 - p(H+) = 1 - 2,17/(0,1*1) = 0,783

Для аргоновой смеси: p(H2) = 1 - p(H+) = 1 - 2,17/(0,1*x), где x - мольная доля водорода в смеси.

Из условия задачи известно, что смесь содержит аргона и водорода при давлении 1 атм. Мольная доля водорода равна доле водорода в молекулярном газе. Так как аргон - инертный газ и не участвует в реакциях электролиза, мольная доля водорода в смеси равна мольной доле H2 в молекулярной массе аргона и водорода.

1 - x = 0,783
x = 1 - 0,783 = 0,217

Итак, мольная доля водорода в смеси равна 0,217, что составляет 21,7%.