Контрольные задания. 178. Электропроводность растворов

178. Электропроводность растворов.

179. Параметры электропроводности их взаимосвязь.

180. Механизм переноса электричества в растворах. Абсолютная скорость и число переноса иона. Закон Кольрауша.

181. Механизм возникновения электродного потенциала. Уравнение Нернста.

182. Классификация электродов.

183. Электродные процессы в гальваническом элементе. Расчет электродвижущей силы гальванического элемента.

184. Молярная электропроводность раствора с массовой долей 38% H₂SO₄ равна 140 См×см²/моль при 293 К. Определите удельную электрическую проводимость указанного раствора, если его плотность 1,286 г/см³.

185. При 295 К удельная электрическая проводимость раствора, содержащего 10% SrCl₂, равна 8,86 ×10 ^-2 См/см, а плотность раствора равна 1,0925 г/см³. Определите молярную электрическую проводимость данного раствора.

186. Удельная электрическая проводимость 0,135 М раствора пропионовой кислоты равна 4,79 10^-4 См/см при 291 К. Вычислите молярную электрическую проводимость, степень диссоциации, концентрацию ионов водорода и константу элетролитической диссоциации.

187. Константа диссоциации хлоруксусной кислоты равна 3,45 × 10^-3 моль/л. Молярная электрическая проводимость кислоты при разбавлении V = 256 дм³/моль равна 174,8 См × см²/моль. Вычислите молярную электрическую проводимость при бесконечном разбавлении.

188. Молярная электрическая проводимость 1,59 × 10^{-4 М раствора уксусной кислоты равна 12,77 См} × см²/моль при 298 К. Вычислите константу диссоциации и рН раствора, если подвижности ионов: l_CH3COO- = 40,9 См × см²/моль, l_H+ = 349,8 См × см²/моль.

189. Удельная электрическая проводимость предельно разбавленного раствора этиламина (C₂H₅NH₃OH) равна 1,312 × 10^-3 См/см при 298 К, а молярная электрическая проводимость этого же раствора равна 232,6 См × см²/моль. Рассчитайте молярную электрическую проводимость при разбавлении V = 16 дм³/моль. Определите также степень диссоциации, концентрацию ионов гидроксила и константу диссоциации.

190. Константа диссоциации масляной кислоты (C₃H₇COOH) равна 1,54 × 10^-5 моль/л при 298 К. Вычислите степень диссоциации водного раствора кислоты при разбавлении V = 1024 дм³/моль, рН раствора и молярную электрическую проводимость при бесконечном разбавлении, если молярная электрическая проводимость равна 41,3 См ×см²/моль.

191. Молярные электрические проводимости 0,1 М растворов LiNO₃, NaNO₃, NaCl при 291 К соответственно равны 79,2, 87,2, 92 См × см²/моль. Рассчитайте молярную электрическую проводимость 0,1 М раствора LiCl.

192. Для предельно разбавленных растворов KBr, K₂SO₄, Li₂SO₄ молярная электрическая проводимость равна 151,6, 307, 237,2 См × см²/моль. Вычислите молярную электрическую проводимость для предельно разбавленного раствора LiBr.

193. Эквивалентная электропроводность бесконечно разбавленного растворов соляной кислоты, хлорида натрия и ацетата натрия при 25 °С равна, соответственно 425, 128,1 и 91 См×см²/моль. Какова эквивалентная электропроводность бесконечно разбавленного раствора уксусной кислоты при 25 °С?

194. Эквивалентная электропроводность бесконечно разбавленных растворов соляной кислоты, хлорида натрия и ацетата натрия при 298 К равна, соответственно, 425, 128,1 и 91 См × см²/моль. Какова эквивалентная электропроводность бесконечно разбавленного раствора уксусной кислоты при данной температуре?

195. Эквивалентная электропроводность бесконечно разбавленных растворов хлорида калия, нитрата калия и нитрата серебра при 298 К равна, соответственно, 149,9, 145 и 133,4 См × см²/моль. Какова эквивалентная электропроводность бесконечно разбавленного раствора хлорида серебра при данной температуре?

196. Удельная электропроводность 4 % раствора серной кислоты при 18 °С равна 0,168 См/см, плотность раствора – 1,026 г/см³. Рассчитайте эквивалентную электропроводность раствора.

 

197 – 226.

Для данного гальванического элемента (таблица 4.2):

1) определите анод и катод;

2) напишите уравнения процессов, протекающих на аноде и катоде в работающем гальваническом элементе. Запишите уравнение токообразующей реакции;

3) принимая концентрацию ионов у катода 10^-2 моль/л и анода 10^-3 моль/л, парциальные давления газов р = 1 атм, рассчитайте электродвижущую силу гальванического элемента, энергию Гиббса и константу равновесия токообразующего процесса в данном гальваническом элементе при 298 К.

 

Таблица 4.2 Варианты к заданию 197 – 226.

 

Номер варианта	Гальваническая пара	Номер варианта	Гальваническая пара
	H2,Pt|H+ || Zn2+|Zn		Ni|Ni2+ || Fe2+|Fe
	Ni|Ni2+ || Zn2+|Zn		Ag|Ag+ || Zn2+|Zn
	H2,Pt|H+ || Cl-|AgCl,Ag		H2,Pt|H+ || Cu2+|Cu
	Ni|Ni2+ || Mg2+|Mg		Ag|Ag+ || H+|H2,Pt
	O2,Pt|OH-|| Mg2+|Mg		Li|Li+ || Cl-|Cl2,Pt
	Al|Al3+ || OH-|O2,Pt		Ti2+|Ti || OH-|O2,Pt
	Br2,Pt|Br- || Zn2+|Zn		Li|Li+ || H+|H2,Pt
	H2,Pt|H+ || Cl-|Cl2,Pt		Mn|Mn2+ || Zn2+|Zn
	Ag,AgBr|Br- || Cl-|Cl2,Pt		Cu|Cu2+ || Mg2+|Mg
	Cl2,Pt|Cl- || Zn2+|Zn		Ni|Ni2+ || OH-|O2,Pt
	Ni|Ni2+ || Cd2+|Cd		Ag,AgBr|Br- || Br-|Br2,Pt
	H2,Pt|H+ || OH-|O2,Pt		Al|Al3+ || Cl-|AgCl,Ag
	Cd|Cd2+ || OH-|O2,Pt		Sn2+|Sn|| OH-|O2,Pt
	H2,Pt|H+ || Cd2+|Cd		I2,Pt|I- || Cl-|Cl2,Pt
	Sn2+|Sn || Cl-|Cl2,Pt		Ti2+|Ti || Cl-|AgCl,Ag

 

227. Вычислите потенциал медного электрода в растворе, содержащем 0,16 г сульфата меди в 200 мл воды. Средний коэффициент активности ионов данного раствора равен 0,573. Е⁰ _Cu2+|Cu = 0,34 В.

228. В 200 г воды содержится 2,4074 г сульфата магния. Вычислите средний коэффициент активности ионов в этом растворе при 298 К, если потенциал магниевого электрода в указанном растворе равен – 2,434 В, а Е⁰ _Mg2+|Mg = -2,363 В.

229. При какой концентрации ионов меди в растворе сульфата меди электродный потенциал медного электрода будет равен нулю? Е⁰ _Cu2+|Cu = 0,34 В.

230. Вычислите активность ионов кобальта в растворе хлорида кобальта при 298 К, если потенциал кобальтового электрода в указанном растворе равен – 0,308 В, а Е⁰ _Cо2+|Со = - 0,277 В.

231. Цинковый электрод погружен в 0,01 М раствор сульфата цинка. Вычислите, насколько изменится потенциал этого электрода, если раствор сульфата цинка разбавить в 10 раз. Средний коэффициент активности f_± сульфата цинка равны 0,387 и 0,700 для 0,01 и 0,001 М растворов сульфата цинка.

232. Рассчитайте константу равновесия реакции ZnSO₄ + Cd = Zn + CdSO₄ при 25°С по данным а стандартных электродных потенциалах.

233.Три гальванических элемента имеют стандартную э.д.с., соответственно, 0,01, 0,1 и 1 В при 298 К. Рассчитайте константы равновесия реакций, если количество электронов для каждой реакции равно 1.

234. Электродвижущая сила элемента Pt,H₂|HCl|AgCl,Ag при 298 К равна 0,322 В.Чему равен рН раствора соляной кислоты?

235. Рассчитайте э.д.с. элемента

Pt,H₂ | уксусная кислота (с₁ = 1М) || муравьиная кислота (с₂ = 1 М) | H₂,Pt

при 298 К, если константы диссоциации уксусной и муравьиной кислот равны 1,75 × 10^-5 и 1,77 × 10^-5, соответственно. Считать коэффициенты активности равными единице.

236. Рассчитать стандартную э.д.с. топливного элемента, в котором протекает реакция C₂H₆ (г) + 3,5O₂ (г) ® 2CO₂ (г) + 3H₂O(ж), если DG° (C₂H₆) = - 32,89 кДж/моль, DG° (CO₂) = - 394,38 кДж/моль, DG° (H₂O) = - 237,2 кДж/моль.

237. Рассчитайте стандартную энергию Гиббса реакции D_rG°

Пируват^- + 2NADH + 2H⁺ = Лактат^-+ 2NAD⁺,

если известны стандартные электродные потенциалы полуэлементов:

Е° (пируват^-, лактат^-) = -0,19 В, Е° (NADH, NAD⁺, H⁺) = -0,32 В.

238. Рассчитайте константу равновесия реакции

NADH (aq) + 0,5О₂ (г) + H⁺ (aq) = 2NAD⁺ (aq) + Н₂О,

если при 25 °С и рН = 7 стандартные электродные потенциалы полуэлементов равны: Е° (NADH, NAD⁺, H⁺) = -0,32 В, Е° (О₂, H⁺, Н₂О) = +0, 82 В.

239. Ферментативная цепь дыхания заканчивается цитохромоксидазой, переносящей электроны на активированный кислород. Суммарная реакция может быть представлена в виде

2cyt c (red) + 0,5О₂ (г) + 2H⁺ (aq) = 2cyt c (ox) + Н₂О,

Е° (25 °С, рН = 7) = +0,562 В. Рассчитайте стандартную энергию Гиббса этой реакции. В каком направлении пойдет реакция при изменении кислотности раствора до: а) рН = 4, б) рН = 9?

 

ЛИТЕРАТУРА

Основная:

1. Стромберг А.Г., Семченко Д.П. Физическая химия: Учеб. для хим. спец. вузов / Под ред. А.Г Стромберга – М.: Высш. шк., 2001. – 527 с.

2. Задачи по физической химии: Учебное пособие / В.В. Еремин, С.И. Каргов, И.А. Успенская, Н.Е. Кузьменко, В.В. Лунин – М.: Издательство «Экзамен», 2003. – 320 с.

3. Краткий справочник физико-химических величин / Под ред. К.П. Мищенко, А.А. Равделя – Издательство «Химия», Ленинградское отделение, 1967. – 184 с.

Дополнительная:

1. Байрамов В.М. Химическая кинетика и катализ: учеб. пособие для нехим. спец. вузов / В.М. Байрамов – М.: Издательский центр «Академия», 2003. – 320 с.

2. Карякин Н.В. Основы химической термодинамики: Учеб. пособие / Н.В.Карякин.- М.: Издательский центр «Академия», 2003. – 464 с.