Question

Вычислите значение pH, при котором совпадают редокс-потенциалы систем I2 + 2e = 2I– и 2IO3– + 12H+ + 10e = I2 + 6H2O,
если все остальные концентрации стандартные.

Answer 1

Ответ:

Для находження значення рН, при якому редокс-потенціали систем співпадають, ми можемо використовувати рівняння Нернста. Рівняння Нернста виглядає наступним чином:

\[E = E^0 - \frac{0.05916}{n} \cdot \log(Q),\]

де:

- \(E\) - редокс-потенціал системи,

- \(E^0\) - стандартний редокс-потенціал системи,

- \(n\) - кількість молекул електронів у реакції,

- \(Q\) - реакційний відносник.

У вашому випадку, ми маємо дві реакції:

1. \(I_2 + 2e^- = 2I^-\) з \(E_1^0 = 0.535 \, \text{В}\) та \(n_1 = 2\),

2. \(2IO_3^- + 12H^+ + 10e^- = I_2 + 6H_2O\) з \(E_2^0 = 1.059 \, \text{В}\) та \(n_2 = 10\).

Тепер ми можемо обчислити \(Q\) для кожної реакції, використовуючи концентрації стандартних умов:

1. \(Q_1 = \frac{[I^-]^2}{[I_2]} = 1\) (за стандартних умов, \(Q_1\) дорівнює 1),

2. \(Q_2 = \frac{[I_2][H_2O]^6}{[IO_3^-]^2[H^+]^{12}} = \frac{[H_2O]^6}{[H^+]^{12}}\) (за стандартних умов, концентрації іонів не враховуються, оскільки вони дорівнюють 1).

Підставивши \(Q_1 = 1\) та \(Q_2 = \frac{[H_2O]^6}{[H^+]^{12}}\) у рівняння Нернста для кожної реакції, ми зможемо знайти різницю редокс-потенціалів:

\[\Delta E = E_2 - E_1 = E_2^0 - E_1^0 - \frac{0.05916}{n_2} \cdot \log(Q_2).\]

При рівній редокс-потенціалі \(E\), різниця \(\Delta E\) дорівнюватиме нулю. За цими даними ми можемо обчислити pH:

\[pH = -\log[H^+] = -\log \sqrt[12]{\frac{[H_2O]^6}{10^{(\frac{E_2^0 - E_1^0}{0.05916})}}}.\]

Зважте, що дані про значення констант та редокс-потенціалів мають бути взяті з відповідних джерел.