Příklad V.2.4

Příklad V.2.4: Roztok ZnSO₄ v 0,1M-H₂SO₄ je elektrolyzován na Hg-katodě, jejíž potenciál je udržován na hodnotě –0,90 V. a) Jaká je konečná koncentrace Zn²⁺-iontů v roztoku, b) může vyvíjející se vodík rušit elektrolýzu Zn²⁺-iontů? Standardní potenciál reakce Zn²⁺ + 2e = Zn(Hg) je –0,752 V, a ≈ c, přepětí vodíku na rtuti η_H = –0,89 V, atmosférický tlak p = 105,6 kPa, tenze vodní páry p_H₂O = 4,27 kPa, t = 25 °C.

Řešení

a) Koncentrace Zn²⁺-iontů v roztoku při E_k = –0,90 V (podle rov. IV.2):

E^o_{Zn²⁺/Zn(Hg)} = -0,752 V

E_k = –0,90 = –0,752 + 0,0296 log [Zn²⁺]

log [Zn²⁺] = -5,0 [Zn²⁺] = 1·10^-5 mol·l^-1

b) Potenciál vzniku vodíku:

0,1M-H₂SO₄ → 0,2M-H⁺

Podle vztahu (IV.3):

E_H = E^o_2H⁺/H₂ + zlomek log zlomek

E_H = 0,0 + 0,0592 log 0,2 – 0,0296 log zlomek = –0,041 V

Celkový elektrodový potenciál pro počátek vývoje vodíku:

E_p = E_H + η_H = –0,041 + (–0,89) = –0,931 V < E_k

Nastavený pracovní potenciál Hg-katody (E_k = –0,90) je positivnější oproti E_p = –0,931 V vodík se nevyvíjí.