Một dung dịch X chứa Fe²⁺ 0,02 M và Fe³⁺ 0,01 M. Tính điện thế E của cặp Fe³⁺/Fe²⁺ ở 25°C (E° = +0,771 V).

Question

Timi · Accepted Answer

Để tính điện thế E của cặp Fe³⁺/Fe²⁺, ta sử dụng phương trình Nernst:

$$ E = E^\circ - \frac{RT}{nF} \ln Q $$

Trong đó:
- $ E $ là điện thế cần tính.
- $ E^\circ $ là điện thế chuẩn (đã cho là +0,771 V).
- $ R $ là hằng số khí (8,314 J/(mol·K)).
- $ T $ là nhiệt độ tuyệt đối (25°C = 298 K).
- $ n $ là số electron trao đổi (trong phản ứng giữa Fe³⁺ và Fe²⁺, n = 1).
- $ F $ là hằng số Faraday (96485 C/mol).
- $ Q $ là hệ số phản ứng, tính theo nồng độ của các ion.

Trước tiên, ta cần tính giá trị của $ Q $:
$$
Q = \frac{[Fe^{3+}]}{[Fe^{2+}]} = \frac{0,01}{0,02} = 0,5
$$

Tiếp theo, thay các giá trị vào phương trình Nernst:
$$
E = 0,771 - \frac{8,314 \times 298}{1 \times 96485} \ln(0,5)
$$

Tính giá trị của $\frac{RT}{nF}$:
$$
\frac{8,314 \times 298}{96485} \approx 0,008314 \text{ V}
$$

Bây giờ tính giá trị $\ln(0,5)$:
$$
\ln(0,5) \approx -0,693
$$

Thay vào phương trình:
$$
E = 0,771 - 0,008314 \times (-0,693)
$$
$$
E = 0,771 + 0,005764 \approx 0,776764 \text{ V}
$$

Vậy điện thế E của cặp Fe³⁺/Fe²⁺ ở 25°C là khoảng:
$$
E \approx 0,777 \text{ V}
$$

Đáp án là:
**E ≈ 0,777 V**.