Для расчета ЭДС гальванического элемента сначала определим потенциалы каждого электрода.

Водородный электрод: Стандартный потенциал водородного электрода $E°$ равен 0 В. Потенциал водородного электрода можно выразить через pH:

$$E_{\text{H}<em>2}=E^{\circ }</em>{\text{H}}_2-0,059\cdot \log [{\text{H}}^{+}]$$

Для pH = 5:

$$[{\text{H}}^{+}]=10^{-5}\text{M}$$

Подставляем в уравнение:

$$E_{{\text{H}}_2}=0-0,059\cdot \log (10^{-5})=0-0,059\cdot (-5)=0,295\text{В}$$

Медный электрод: Стандартный потенциал медного электрода $E°$ равен +0,34 В. Потенциал медного электрода можно выразить через концентрацию медных ионов $C{u}^{2+}$:

$$E<em>\text{Cu}=E^{\circ }</em>\text{Cu}-\frac{0,059}{2}\cdot \log \frac{1}{[{\text{Cu}}^{2+}{]}^2}$$

Для 0,1 M раствора сульфата меди:

$$E_{\text{Cu}}=0,34-0,059\cdot \log \frac{1}{(0,1{)}^2}=0,34-0,059\cdot \log 100=0,34-0,059\cdot 2$$

$$E_{\text{Cu}}=0,34-0,118=0,222\text{В}$$

ЭДС гальванического элемента: ЭДС гальванического элемента $E$ вычисляется как разность потенциалов анода и катода:

$$E=E<em>\text{катод}-E</em>\text{анод}=E<em>\text{Cu}-E</em>{\text{H}}_2$$

Так как медный электрод является катодом, а водородный анодом:

$$E=0,222-0,295=-0,073\text{В}$$

Таким образом, ЭДС гальванического элемента при температуре 25°C составляет -0,073 В $или-73мВ$. Это указывает на то, что работа гальванического элемента будет осуществляться в обратном направлении $направлениереакции,есливодородныйэлектродбудетанодом$.