Intéressant

Exemple d'équation Nernst Problème

Exemple d'équation Nernst Problème

Les potentiels de cellules standard sont calculés dans des conditions standard. La température et la pression sont à la température et à la pression standard et les concentrations sont toutes des solutions aqueuses 1 M. Dans des conditions non standard, l'équation de Nernst est utilisée pour calculer les potentiels de cellules. Il modifie le potentiel cellulaire standard pour tenir compte de la température et des concentrations des participants à la réaction. Cet exemple de problème montre comment utiliser l'équation de Nernst pour calculer un potentiel de cellule.

Problème

Trouver le potentiel cellulaire d'une cellule galvanique en se basant sur les demi-réactions de réduction suivantes à 25 ° C
CD2+ + 2 e- → Cd E0 = -0,403 V
Pb2+ + 2 e- → Pb E0 = -0,126 V
où cd2+ = 0,020 M et Pb2+ = 0,200 M.

Solution

La première étape consiste à déterminer la réaction cellulaire et le potentiel cellulaire total.
Pour que la cellule soit galvanique, E0cellule > 0.
(Remarque: Consultez le problème d'exemple de cellule galvanique pour connaître la méthode permettant de trouver le potentiel cellulaire d'une cellule galvanique.)
Pour que cette réaction soit galvanique, la réaction au cadmium doit être la réaction d’oxydation. Cd → Cd2+ + 2 e- E0 = +0,403 V
Pb2+ + 2 e- → Pb E0 = -0,126 V
La réaction cellulaire totale est:
Pb2+(aq) + Cd (s) → Cd2+(aq) + Pb (s)
et e0cellule = 0,403 V + -0,126 V = 0,277 V
L'équation de Nernst est la suivante:
Ecellule = E0cellule - (RT / nF) x lnQ

Ecellule est le potentiel cellulaire
E0cellule fait référence au potentiel de cellule standard
R est la constante des gaz (8,3145 J / mol · K)
T est la température absolue
n est le nombre de moles d'électrons transférés par la réaction de la cellule
F est la constante de Faraday 96485.337 C / mol)
Q est le quotient de réaction, où
Q = Cc·RÉ / UNEune· Bb
où A, B, C et D sont des espèces chimiques; et a, b, c et d sont des coefficients dans l'équation équilibrée:
a A + b B → c C + d D
Dans cet exemple, la température est de 25 ° C ou 300 K et 2 moles d'électrons ont été transférés dans la réaction.
RT / nF = (8,3145 J / mol.K) (300 K) / (2) (96485,337 C / mol)
RT / nF = 0,013 J / C = 0,013 V
Il ne reste plus qu'à trouver le quotient de réaction, Q.
Q = produits / réactifs
(Remarque: pour les calculs du quotient de réaction, les réactifs ou produits purs et solides sont omis.)
Q = Cd2+/ Pb2+
Q = 0,020 M / 0,200 M
Q = 0.100
Combinez dans l'équation de Nernst:
Ecellule = E0cellule - (RT / nF) x lnQ
Ecellule = 0,277 V - 0,013 V x ln (0,100)
Ecellule = 0,277 V - 0,013 V x -2,303
Ecellule = 0,277 V + 0,023 V
Ecellule = 0,300 V

Répondre

Le potentiel cellulaire pour les deux réactions à 25 ° C et Cd2+ = 0,020 M et Pb2+ = 0,200 M correspond à 0,300 volts.