И.А. Семиохин - Сборник задач по химической термодинамике (2006), страница 11

Площадь электрода равна1,2⋅10-4 м2, Т = 293 К, средний коэффициент активности раствора равен0,904. Определить коэффициенты а и b в уравнении Тафеля и ток обмена.Ответ: а = 1,40 В; b = 0,116 В; i0 = 9,0·10-9 (A⋅м-2).Задача 12. Вычислить плотность тока анодного растворения никеля в0,1 - нормальном растворе NiCl2 при 25оС, если перенапряжение на анодеравно - 0,1 В, а плотность тока обмена на никеле в этом раствореi0 = 1,0·10-4 (A⋅м2). Коэффициент переноса анодного процесса α = 0,50.До какого значения изменится плотность анодного тока приперенапряжении η = - 0,15 В?Ответ: ia ,1 = 4,84·10-3 (A⋅м-2); ia ,2 = 3,43·10-2 (A⋅м-2).Задача 13.

Вычислить по уравнению (16а) перенапряжение наникелевом катоде площадью 5⋅10-3 м2 в тот момент времени, когда черезячейку с 0,1 - молярным раствором NiCl2 проходит ток Iк, численное84значение которого в 175 раз больше тока обмена (i0). Коэффициентпереноса α равен 0,50.Вычислить ток, проходящий на катоде, если коэффициенты вуравнении Тафеля равны: а = 0,60 В; b = 0,10 B.Ответ: η = 0,090 В; I = 3,87·10-4 A.Задача 14. Зависимость перенапряжения от плотности тока длядвухэлектронной реакции на катоде при 25оС определяется следующимиданными:i, (A⋅м-2)210η, В0,2120,258Определить коэффициенты а и b в уравнении Тафеля, ток обмена икоэффициент переноса α, приняв, что электродный процесс описываетсятеорией замедленного разряда.Ответ: а = 0,456 В; b = 0,066 В; i0 = 1,22·10-3 (A⋅м-2); α = 0,45.Задача 15.

Из данных для реакции электролитического выделенияводорода, приведенных ниже, вычислить по токам обмена каталитическуюактивность никелевого электрода относительно железного электрода дляодной и той же скорости процесса, при которой i Ni = iFe .Электродη, Bdη/d(lgi), BFe0,4270,120Ni0,3500,112Ответ: i0, Ni / i0, Fe = 2,71.Задача 16. Вычислить ток обмена i0 и ток, проходящий на катоде, дляреакции разряда иона Н3О+ на ртутном электроде площадью в 3⋅10-3 м2,если перенапряжение на катоде равно 0,60 В, а коэффициенты в уравненииТафеля равны: а = 1,41 В и b = 0,116 B.Ответ: i0 = 7,0·10-13 A⋅см-2, Iк= 3,12⋅мкА.85Задача 17.

Вычислить скорость разряда иона гидроксония нацинковом электроде из 0,01 - нормального раствора НСl при потенциалахэлектрода: Е1 = - 1,0 В и Е2 = Ер, если при 25оС коэффициенты уравненияТафеля равны: а = 1,24 В и b = 0,120 B. Средний коэффициент активности0,01 н раствора НСl равен 0,905.Ответ: i1 = 9,82·( A⋅м-2); i2 = i0 = 4,65·10-7 (A⋅м-2).Задача 18. Рассчитать по уравнению (16а) перенапряжение накадмиевом электроде площадью 40 см2 при 25оС, когда через ячейку с0,1 - нормальным раствором CdCl2 проходит ток численное значениекоторого в 100 раз превышает плотность тока обмена.

Коэффициентпереноса катодного процесса α равен 0,5.Вычислить ток, проходящий на катоде, если коэффициентыуравнения Тафеля на кадмиевом катоде при этой температуре равны: а =1,40 В и b = 0,12 B.Ответ: η = - 0,064 В; Ik = 2,94·10-10 A.Контрольная работа по электрохимии.Вариант I.Задача 1. Наиболее чистая вода имеет удельную электропроводностьпри 18оС: κ = 4,3·10-6 (См⋅м-1). Плотность воды при этой температуре равна9,986⋅105 (г⋅м-3), предельные значения коэффициентов диффузии ионовгидроксония и гидроксила равны, соответственно 8,411·10-9 и4,612·10-9 (м2⋅с-1).Вычислите константу диссоциации воды и её ионное произведение.Задача 2. ЭДС цепи, схема которой показана ниже:( - ) Рt(H2) | H2SO4 (m = 0,5), | Hg2SO4, Hg (+),при 25оС равна 0,6959 В.86Определите средний коэффициент активности кислоты при m = 0,5,если при m = 0,05 он равен 0,340, а ЭДС равна 0,7540 В.Задача 3.

Вычислите плотность тока растворения кадмия при25оС, если перенапряжение на аноде равно η = - 0,15 В, а плотность токаобмена на кадмии в этом растворе составляет 1,5·10-8 (А⋅м-2). Kоэффициентпереноса (α) равен 0,5.Вариант II.Задача 1. Раствор HCl был подвержен электролизу в приборе сплатиновыми электродами. Катодное отделение до электролиза содержало7,32 г. НCl, a после электролиза5,48 г. НCl. В серебряном кулонометре,включенном последовательно, выделился осадок серебра весом 31,72 г.Чему равны числа переноса ионов Cl- и Н3О+, если молярная массасеребра равна 107,9 г⋅моль-1?Задача 2. ЭДС цепи, схема которой приведена ниже:( - ) Pt (H2) | HCl (m = 0,01) | AgCl, Ag(+),при 25оС равна 0,4641 В, а в двухмоляльном растворе равна 0,1862 В.Вычислите средний коэффициент активности HCl в двухмоляльномрастворе, если в разбавленном растворе он может быть вычислен поуравнению Дебая – Хюккеля, в котором А = 1,18 (m-1/2), если использоватьнатуральный логарифм в уравнении.Задача 3.

Вычислите диффузионную плотность тока и концентрациюNiCl2 в растворе при электроосаждении никеля, если при плотности тока310·(А⋅м-2) перенапряжение на катоде равнялось при 25оС: ΔЕ = - 20 мВ.Коэффициент диффузии иона Ni2+ равен при этой температуре,6,9·10-10 (м2⋅с-1), а толщина диффузного слоя в этом растворе равна3,5·10-5 м.87Вариант III.Задача 1. Удельная электропроводность органической кислоты HRпри 25оС и концентрации 1,0 (моль⋅м-3) равна 5·10-3 (См⋅м-1).Определить константу диссоциации кислоты, если эквивалентнаяэлектропроводность натриевой соли этой кислоты при бесконечномразведении равна 80,10⋅10-4 (См⋅м2⋅моль-1), а предельные значениякоэффициентов диффузии ионов натрия и гидроксония при этойтемпературе равны соответственно: 1,338·10-9 и 9,340·10-9 (м2⋅с-1).Задача 2.

ЭДС цепи, составленной из водородного и хлорсеребряногоэлектродов при 25оС, давлении Н2 в 1 атм и моляльности HCl в 0,2 m, равна0,3181 В.Определите значение эффективного диаметра НСl по уравнениюДебая – Хюккеля, если ЕoAgCl,Ag = 0,2220 B, a постоянные А и В в уравненииравны: А = 1,18 (m-1/2) и В = 0,329·1010 (м-1⋅m-1/2), если брать натуральныйлогарифм.Задача3.Вычислитьтолщинудиффузионногослоявсантимолярном водном растворе CuCl2 при его электролизе, когдапредельная диффузионная плотность тока по разряжающимся ионам медипри 25оС равнялась 5,0·(А⋅м-2). Предельный коэффициент диффузии ионовCu2+ равен при этой температуре 7,2·10-10 (м2⋅с-1).Вариант IV.Задача 1. При определении чисел переноса методом подвижнойграницы в трубку диаметром 8⋅10-2 дм ввели раствор ВаСl2, концентрациякоторого равна 3,31⋅10-2(моль⋅л-1).

Сверху поместили индикаторныйраствор LiCl c концентрацией 5,70·10-2 (моль⋅л-1). Через трубку проходилток в 5,594 мА. За 66 минут граница растворов прошла путь в 27⋅10-2 дм.88Определите число переноса иона Ва2+.Задача 2. ЭДС цепи, схема которой приведена ниже:( - ) Zn | ZnCl2 (m = 0,0102) | AgCl, Ag (+),при 25оС равна 1,156 В.Определить расстояние наибольшего сближения ионов цинка ихлора по уравнению Дебая – Хюккеля, если известно, чтоEoZn2+, Zno= - 0,763 В, а E AgCl, Ag = 0,222 В.

Постоянные в уравненииДебая – Хюккеля равны: А = 1,18 (m-1/2) и В = 0,329·1010 (м-1⋅m-1/2), еслибрать натуральный логарифм в уравнении.Задача 3. Вычислите перенапряжение на цинковом катоде площадью6⋅10-3 м2 в тот момент, когда через ячейку с одномолярным растворомZnCl2 проходит ток, численное значение которого в 200 раз большеплотности тока обмена.Вычислите значение этого тока при 25оС, если коэффициентыуравнения Тафеля на цинковом катоде равны: а = 1,24 В и b = 0,12 B.Вариант V.Задача 1. Определить средний ионный коэффициент активности вдецимолярном водном растворе NaCl при 25оС, если известно, чтоэффективный диаметр NaCl в этом растворе равен 4,64⋅10-10 нм, апостоянные в уравнении Дебая – Хюккеля А и В равны, соответственно,1,19 (m-1/2) и 0,329·1010 (м-1⋅m-1/2) при использовании натуральногологарифма в уравнении.Задача 2.

ЭДС цепи, схема которой приведена ниже:(-) Pt (H2) | NaOH (M = 0,01) | Ni(OH)2, Ni (+),при 25оС равна 0,2833 В.89oОпределите величину стандартного потенциала EOH,Hпроизведение воды, если известно, что E oNi 2+ . Ni2и ионное= - 0,250 В, а произведениерастворимости Ni(OH)2 равно 1,2·10-10 (моль⋅л-1)3.Задача 3. Рассчитать скорость разряда иона Н3О+ (ik) в (А⋅м-2) нартутном катоде из 2,5 молярного раствора серной кислоты при Е = - 0,9 В,если известны параметры уравнения Тафеля для ртутного катода:а = 1,41 В и b = 0,116 B.Средний коэффициент активности ионов Н3О+ и SO42- в этом раствореравен 0,136.Вариант VI.Задача 1.

Зависимость среднего коэффициента активности γ± отконцентрации для водного раствора KCl может быть выражена следующимсоотношением:ln γ± = - 0,5640 m1/3 + 0,0944m,где m – моляльность раствора.Определить эффективный диаметр KCl в децимоляльном растворепри 298 К, если в уравнении Дебая – Хюккеля постоянные равны:А = 1,18 (m-1/2) и В = 0,329·1010 (м-1⋅m-1/2), когда взят натуральный логарифмв уравнении.Задача2. Для реакции, протекающей в элементе Вестона зависимостьЭДС от температуры представлена соотношением:Е = 1,1083 – 4,06·10-5 (t – 20oC) B.Вычислить ΔН и ΔS при 25оС. Напишите реакцию, идущую в этомэлементе согласно следующей схемы:( - ) (Hg) Cd | Cd2+, SO42- | Hg2SO4, Hg (+).90Задача 3.