네른스트 식. Zn + Cu^2+

네른스트 식. Zn + Cu^2+

비표준 상태에서 전기화학 전지. Zn + Cu^2+

 

 

[Zn^2+] = 0.1 M, [Cu^2+] = 0.1 M 인

다니엘 전지의 기전력을 구하시오.

 

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▶ cell diagram

Zn | Zn2^+(0.1 M) || Cu^2+(0.1 M) | Cu

( 참고: cell diagram https://ywpop.tistory.com/3072 )

 

 

 

▶ 표준 환원 전위

> Cu^2+ + 2e^- → Cu ... E° = +0.34 V

> Zn^2+ + 2e^- → Zn ... E° = –0.76 V

( 자료 https://ywpop.tistory.com/7027 )

 

 

 

▶ 표준 기전력 계산

E°cell = E°red(환원전극) – E°red(산화전극)

= (환원된 물질의 표준환원전위) – (산화된 물질의 표준환원전위)

= +0.34 – (–0.76) = +1.10 V

 

 

 

▶ 전체 산화-환원 반응 (전지 반응)

Zn(s) + Cu^2+(aq) → Zn^2+(aq) + Cu(s)

( 관련 글 https://ywpop.tistory.com/2820 )

 

 

 

Q = [Zn^2+] / [Cu^2+]

= (0.1) / (0.1) = 1

 

 

 

▶ Nernst equation

E = E° – (0.0592 V / n) logQ

( 참고 https://ywpop.tistory.com/2900 )

 

= +1.10 – (0.0592/2) log(1)

= +1.10 V

 

 

 

답: +1.10 V

 

 

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Zn^2+의 농도가 0.1 M이고, Cu^2+의 농도가 0.01 M인

다니엘 전지의 기전력(V)

 

만약, [Zn^2+] = 0.1 M, [Cu^2+] = 0.01 M 이면,

E = +1.10 – (0.0592/2) log(0.1 / 0.01) = +1.0704 V

 

 

 

 

만약, [Zn^2+] = 0.1 M, [Cu^2+] = 0.001 M 이면,

E = +1.10 – (0.0592/2) log(0.1 / 0.001) = +1.0408 V

 

 

 

 

만약, [Zn^2+] = 0.05 M, [Cu^2+] = 0.03 M 이면,

E = +1.10 – (0.0592/2) log(0.05 / 0.03) = +1.0934 V

 

 

 

 

[키워드] Zn/Cu 전지 기준문서, Zn-Cu 전지 기준문서, redox Cu^2+ + Zn → Cu + Zn^2+, redox Cu^2+(aq) + Zn(s) → Cu(s) + Zn^2+(aq), 네른스트 기준문서, 네른스트 식 기준문서