Как изменится φ0 потенциал полуреакции, если в раствор добавить немного щелочи?

Предмет: Химия
Раздел: Электрохимия (Нернстов уравнение, влияние pH на электродный потенциал)

Дано уравнение полуреакции:
Cr_2O_7^{2-} + 14H^+ + 6e^- \rightarrow 2Cr^{3+} + 7H_2O
Стандартный электродный потенциал: \phi^0 = +1,33 \, \text{В}

Нам нужно определить, как изменится электродный потенциал, если в раствор добавить щелочь (увеличить pH).

1. Влияние pH на электродный потенциал

Электродный потенциал зависит от концентрации ионов, участвующих в реакции, согласно уравнению Нернста:

\phi = \phi^0 - \frac{RT}{nF} \ln Q,

где:

• \phi — электродный потенциал,
• \phi^0 — стандартный электродный потенциал,
• R — универсальная газовая постоянная,
• T — температура в Кельвинах,
• n — число электронов в полуреакции,
• F — постоянная Фарадея,
• Q — реакционная активность, зависящая от концентраций веществ.

Для данной реакции:
Q = \frac{[Cr^{3+}]^2}{[Cr_2O_7^{2-}] \cdot [H^+]^{14}}.

2. Добавление щелочи

Добавление щелочи уменьшает концентрацию ионов [H^+], так как щелочь нейтрализует кислоту. Уменьшение [H^+] увеличивает значение Q, поскольку [H^+] входит в знаменатель в 14-й степени.

Согласно уравнению Нернста, увеличение Q приводит к уменьшению потенциала \phi (так как логарифм \ln Q увеличивается и вычитается из \phi^0).

3. Ответ

Электродный потенциал \phi уменьшится при добавлении щелочи.

Правильный ответ:
c. уменьшится