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Nernst समीकरण उदाहरण समस्या

Nernst समीकरण उदाहरण समस्या

मानक सेल क्षमता की गणना मानक स्थितियों में की जाती है। तापमान और दबाव मानक तापमान और दबाव पर हैं और सांद्रता सभी 1 एम जलीय समाधान हैं। गैर-मानक स्थितियों में, सेल क्षमता की गणना करने के लिए नर्नस्ट समीकरण का उपयोग किया जाता है। यह प्रतिक्रिया प्रतिभागियों के तापमान और सांद्रता के लिए खाते में मानक सेल क्षमता को संशोधित करता है। यह उदाहरण समस्या दिखाता है कि सेल क्षमता की गणना करने के लिए नर्नस्ट समीकरण का उपयोग कैसे करें।

संकट

25 डिग्री सेल्सियस पर निम्नलिखित कमी आधा प्रतिक्रियाओं के आधार पर एक गैल्वेनिक सेल की सेल क्षमता का पता लगाएं
सीडी2+ + 2 ई- → सीडी ई0 = -0.403 वी
Pb2+ + 2 ई- → Pb E0 = -0.126 वी
जहां सी.डी.2+ = 0.020 एम और पीबी2+ = 0.200 एम।

समाधान

पहला कदम सेल प्रतिक्रिया और कुल सेल क्षमता निर्धारित करना है।
सेल को गैल्वेनिक होने के लिए, ई0सेल > 0.
(नोट: गैल्वेनिक सेल की सेल क्षमता खोजने के लिए विधि के लिए गैल्वेनिक सेल उदाहरण समस्या की समीक्षा करें।)
गैल्वेनिक होने के लिए इस प्रतिक्रिया के लिए, कैडमियम की प्रतिक्रिया ऑक्सीकरण प्रतिक्रिया होनी चाहिए। सीडी → सी.डी.2+ + 2 ई-0 = +0.403 वी
Pb2+ + 2 ई- → Pb E0 = -0.126 वी
कुल सेल प्रतिक्रिया है:
Pb2+(aq) + cd (s) → सीडी2+(aq) + Pb (s)
और ई0सेल = 0.403 वी + -0.126 वी = 0.277 वी
नर्नस्ट समीकरण है:
सेल = ई0सेल - (आरटी / एनएफ) x lnQ
कहा पे
सेल सेल क्षमता है
0सेल मानक सेल क्षमता को संदर्भित करता है
R गैस स्थिर है (8.3145 J / mol · K)
टी पूर्ण तापमान है
n सेल की प्रतिक्रिया द्वारा स्थानांतरित इलेक्ट्रॉनों के मोल्स की संख्या है
F फैराडे का निरंतर 96485.337 C / mol है)
क्यू प्रतिक्रिया भागफल है, जहां
क्यू = सीसी· डी / ए· बी
जहां A, B, C और D रासायनिक प्रजातियां हैं; और ए, बी, सी, और डी संतुलित समीकरण में गुणांक हैं:
ए + बी बी → सी सी + डी डी
इस उदाहरण में, तापमान 25 ° C या 300 K है और प्रतिक्रिया में इलेक्ट्रॉनों के 2 मोल्स स्थानांतरित किए गए थे।
RT / nF = (8.3145 J / mol · K) (300 K) / (2) (96485.337 C / mol)
आरटी / एनएफ = 0.013 जे / सी = 0.013 वी
केवल एक चीज शेष है प्रतिक्रिया भाग को खोजने के लिए, क्यू।
क्यू = उत्पाद / प्रतिक्रियावादी
(नोट: प्रतिक्रिया भागफल गणना के लिए, शुद्ध तरल और शुद्ध ठोस अभिकारक या उत्पाद छोड़ दिए जाते हैं।)
क्यू = सीडी2+/ Pb2+
क्यू = 0.020 एम / 0.200 एम
क्यू = 0.100
Nernst समीकरण में संयोजित करें:
सेल = ई0सेल - (आरटी / एनएफ) x lnQ
सेल = 0.277 V - 0.013 V x ln (0.100)
सेल = 0.277 वी - 0.013 वी x -2.303
सेल = 0.277 वी + 0.023 वी
सेल = 0.300 वी

उत्तर

25 डिग्री सेल्सियस और सीडी पर दो प्रतिक्रियाओं के लिए सेल की क्षमता2+ = 0.020 एम और पीबी2+ = 0.200 एम 0.300 वोल्ट है।