Al|Al^3+(1.0 M)||Pb^2+(1.0 M)|Pb [Al^3+] 0.40 mol/L

Al|Al^3+(1.0 M)||Pb^2+(1.0 M)|Pb [Al^3+] 0.40 mol/L

Al|Al^3+(1.0 M)||Pb^2+(1.0 M)|Pb [Al^3+] 0.60 mol/L

Consider the cell described below:

Al | Al^3+(1.00 M) || Pb^2+(1.00 M) | Pb

Calculate the cell potential after the reaction has operated

long enough for the [Al^3+] to have changed by 0.40 mol/L.

(Assume T = 25℃)

---------------------------------------------------

▶ 표준 환원 전위

> Pb^2+ + 2e^- → Pb ... E° = –0.13 V

> Al^3+ + 3e^- → Al ... E° = –1.66 V

( 자료 https://ywpop.tistory.com/7027 )

▶ 표준 기전력 계산

E°_cell = E°_red(환원전극) – E°_red(산화전극)

= (환원된 물질의 표준환원전위) – (산화된 물질의 표준환원전위)

= –0.13 – (–1.66) = +1.53 V

▶ 전체 산화-환원 반응 (전지 반응)

2Al(s) + 3Pb^2+(aq) → 2Al^3+(aq) + 3Pb(s)

반응이 진행되어서,

[Al^3+]가 0.40 mol/L만큼 변한다.

---> [Al^3+]는 0.40 mol/L만큼 증가한다.

Pb^2+ : Al^3+ = 3 : 2 = ? mol/L : 0.40 mol/L

? = 3 × 0.40 / 2 = 0.60 mol/L

---> [Pb^2+]는 0.60 mol/L만큼 감소한다.

Q = [Al^3+]^2 / [Pb^2+]^3

= (1.00 + 0.40)^2 / (1.00 – 0.60)^3 = 30.625

▶ Nernst equation

E = E° – (0.0592 V / n) logQ

( 참고 https://ywpop.tistory.com/2900 )

= +1.53 – (0.0592 / 6) log(30.625)

= +1.5153 V

답: +1.52 V

[참고] 반응이 진행되어서,

[Al^3+]가 0.60 mol/L만큼 변한다.

---> [Al^3+]는 0.60 mol/L만큼 증가한다.

Pb^2+ : Al^3+ = 3 : 2 = ? mol/L : 0.60 mol/L

? = 3 × 0.60 / 2 = 0.90 mol/L

---> [Pb^2+]는 0.90 mol/L만큼 감소한다.

Q = [Al^3+]^2 / [Pb^2+]^3

= (1.00 + 0.60)^2 / (1.00 – 0.90)^3 = 2560

E = E° – (0.0592 V / n) logQ

= +1.53 – (0.0592 / 6) log(2560)

= +1.4964 V

= +1.50 V

[키워드] 볼타 전지 기준, 다니엘 전지 기준, Al-Pb 전지 기준, Al-Pb cell 기준, Al-Pb cell dic