题目
30.在298K.和标准压力时,电解一含 ^2+ 溶液,希望当 ^2+ 浓度降至 https:/img.cdnjtzy.com/zyb_b207f32e5929832a2b4620bc776e3c9f.jpgtimes -|||-^-4molcdot (kg)^-1 时,仍不会有H2(g)析出,则溶液的pH应控制在多少?已知-|||-({E)_(2n)}^2+(n)_(2)=-0.763, H2(g)在Zn(s)上的超电势为0.72V,并设此值与浓度-|||-无关。
题目解答
答案
解析
步骤 1：计算 ${Zn}^{2+}$ 的析出电势
根据能斯特方程，${Zn}^{2+}$ 的析出电势可以表示为：
$${{E}_{Zn^{2+}|Zn}} = E_{Zn^{2+}|Zn}^{\circ} - \frac{RT}{2F} \ln \frac{1}{a_{Zn^{2+}}}$$
其中，$E_{Zn^{2+}|Zn}^{\circ} = -0.763 V$，$a_{Zn^{2+}} = 1 \times 10^{-4}$，$R$ 是气体常数，$T$ 是温度，$F$ 是法拉第常数。将这些值代入方程中，可以计算出 ${Zn}^{2+}$ 的析出电势。
步骤 2：计算 H2(g) 的析出电势
根据能斯特方程，H2(g) 的析出电势可以表示为：
$${E_{H^{+}|H_{2}}} = E_{H^{+}|H_{2}}^{\circ} - \frac{RT}{zF} \ln \frac{1}{a_{H^{+}}} - \eta_{H_{2}}$$
其中，$E_{H^{+}|H_{2}}^{\circ} = 0 V$，$z = 2$，$\eta_{H_{2}} = 0.72 V$，$a_{H^{+}} = 10^{-pH}$。将这些值代入方程中，可以计算出 H2(g) 的析出电势。
步骤 3：确定 pH 的值
为了确保 H2(g) 不析出，H2(g) 的析出电势应小于 ${Zn}^{2+}$ 的析出电势。因此，可以将步骤 1 和步骤 2 中计算出的电势进行比较，从而确定 pH 的值。
根据能斯特方程，${Zn}^{2+}$ 的析出电势可以表示为：
$${{E}_{Zn^{2+}|Zn}} = E_{Zn^{2+}|Zn}^{\circ} - \frac{RT}{2F} \ln \frac{1}{a_{Zn^{2+}}}$$
其中，$E_{Zn^{2+}|Zn}^{\circ} = -0.763 V$，$a_{Zn^{2+}} = 1 \times 10^{-4}$，$R$ 是气体常数，$T$ 是温度，$F$ 是法拉第常数。将这些值代入方程中，可以计算出 ${Zn}^{2+}$ 的析出电势。
步骤 2：计算 H2(g) 的析出电势
根据能斯特方程，H2(g) 的析出电势可以表示为：
$${E_{H^{+}|H_{2}}} = E_{H^{+}|H_{2}}^{\circ} - \frac{RT}{zF} \ln \frac{1}{a_{H^{+}}} - \eta_{H_{2}}$$
其中，$E_{H^{+}|H_{2}}^{\circ} = 0 V$，$z = 2$，$\eta_{H_{2}} = 0.72 V$，$a_{H^{+}} = 10^{-pH}$。将这些值代入方程中，可以计算出 H2(g) 的析出电势。
步骤 3：确定 pH 的值
为了确保 H2(g) 不析出，H2(g) 的析出电势应小于 ${Zn}^{2+}$ 的析出电势。因此，可以将步骤 1 和步骤 2 中计算出的电势进行比较，从而确定 pH 的值。