Номер 2, страница 106 - гдз по химии 11 класс учебник Рудзитис, Фельдман

Подумайте, ответьте, выполните.... Параграф 23. Ряд стандартных электродных потенциалов. Глава V. Электрохимические реакции - номер 2, страница 106.

Условие.

2. Как устроен стандартный водородный электрод?

Решение.

Решение 2.

Как устроен стандартный водородный электрод?

Стандартный водородный электрод (СВЭ) — это основной электрод сравнения в электрохимии, потенциал которого при стандартных условиях условно принят равным нулю. Его устройство и принцип действия основаны на равновесии между ионами водорода в растворе и газообразным водородом.

Конструктивно СВЭ состоит из следующих ключевых компонентов:

1. Электрод: платиновая пластинка или проволока, которая покрыта слоем высокодисперсной губчатой платины, называемой платиновой чернью. Платиновая чернь значительно увеличивает реальную площадь поверхности электрода и выступает катализатором для электродной реакции.

2. Электролит: водный раствор сильной кислоты (например, $H_2SO_4$ или $HCl$). Для стандартного электрода активность ионов водорода $H^+$ в растворе должна быть равна единице ($a(H^+) = 1$). На практике это достигается использованием раствора кислоты с моляльной концентрацией около 1,18 моль/кг.

3. Газообразный водород: через раствор электролита непрерывно пропускается струя химически чистого газообразного водорода ($H_2$). Газ омывает платиновую пластину, создавая на границе "платина-раствор-газ" трёхфазную систему. Давление водорода для стандартных условий составляет 1 атмосферу (101 325 Па) или, по более современному определению ИЮПАК, 1 бар (100 000 Па).

4. Корпус: все компоненты размещаются в стеклянном сосуде, который предотвращает попадание кислорода из воздуха (т.к. он может реагировать с водородом на платине) и обеспечивает отвод избытка водорода.

На поверхности платинового катализатора устанавливается обратимое окислительно-восстановительное равновесие:

$2H^+_{(aq)} + 2e^- \rightleftharpoons H_{2(g)}$

Потенциал, возникающий на этом электроде при соблюдении стандартных условий (температура 298,15 K (25 °C), $a(H^+) = 1$, $p(H_2) = 1$ атм), по международному соглашению принимается равным нулю вольт:

$E^0_{2H^+/H_2} = 0.000$ В

Это условное значение позволяет использовать стандартный водородный электрод в качестве универсальной точки отсчета для построения шкалы стандартных электродных потенциалов всех остальных электрохимических систем.

Ответ: Стандартный водородный электрод представляет собой платиновую пластину, покрытую платиновой чернью и погруженную в раствор кислоты с активностью ионов водорода, равной 1. Через раствор непрерывно пропускается газообразный водород под давлением 1 атмосфера. Потенциал такого электрода при стандартных условиях (25 °C) условно принят за 0 вольт, и он используется как эталонный электрод сравнения.