дано:
- Концентрация электролитов: 0,1 моль/л
- Масса медного электрода увеличилась на 20 мг = 0,02 г
- Температура = 298 К (предположим, если не указано)
найти:
- Полезную работу элемента
решение:
1. Рассчитаем количество меди, выделившейся на аноде. Для этого найдем количество молей меди, используя её атомную массу. Атомная масса меди (Cu) = 63,5 г/моль.
Количество молей меди = масса меди / атомная масса
Количество молей меди = 0,02 г / 63,5 г/моль
Количество молей меди ≈ 0,000315 моль
2. Запишем уравнение реакции для медного электрода. При реакции на медном аноде меди происходит окисление:
Cu(s) → Cu^2+(aq) + 2e^-
3. Рассчитаем напряжение, используя уравнение Нернста для гальванического элемента. Напряжение гальванического элемента определяется разностью потенциалов двух полуреакций:
Для меди:
E(Cu^2+|Cu) = E°(Cu^2+|Cu) - (RT/nF) * ln([Cu^2+])
E°(Cu^2+|Cu) = 0,34 В (стандартный электродный потенциал)
Для концентрации 0,1 моль/л:
E(Cu^2+|Cu) = 0,34 В - (8,314 Дж/(моль·К) * 298 К / (2 * 96500 Кл/моль)) * ln(0,1)
E(Cu^2+|Cu) = 0,34 В - (0,0257 В) * ln(0,1)
ln(0,1) ≈ -2,302
E(Cu^2+|Cu) = 0,34 В - (0,0257 В) * (-2,302)
E(Cu^2+|Cu) ≈ 0,34 В + 0,059
E(Cu^2+|Cu) ≈ 0,399 В
4. Рассчитаем работу по формуле W = n * F * E:
W = 0,000315 моль * 96500 Кл/моль * 0,399 В
W ≈ 1,248 Дж
Ответ:
Полезная работа элемента в обратимом процессе составляет приблизительно 1,248 Дж.