Л. Лабовиц, Дж. Аренс - Задачи по физической химии с решениями (1134453), страница 16
Текст из файла (страница 16)
Х-1-9. Х-1-13. Х-1-10. РАЗДЕЛ Х-2 Х-2-1. Ре(С1Ч)аа+ !11 Ом '.сме г-экв '. Определите растворимость Со,Ре(С[т[) в воде при 25'С. Эквивалентная электропроводность (Л) хлората серебра для ряда концентраций а (г-экв л-') приведена ниже [68]: Найдите Ла для этого соединения. 0,1000 М водный раствор Ь[Х имеет удельную электропроводность 0,009000 Ом ' см-' при 25'С.
Ионная электропроводность Ь!' 89,5 Ом 'см'г-экв-Ь Найдите: а) эквивалентную электропроводность раствора; б) ионную электропроводность Х- (настолькоточно, насколько позволяют имеющиеся данные). Раствор сильного электролита АВ подвергался электролизу в аппарате Гитторфа под током 0,100 А (ампер) в течение 9650 с. Реакции на электродах: А -э А' + е; А' + е- -и А, Раствор имел исходную концентрацию 0,100 моля АВ на 1 кг НаО. После заверщения электролиза в анодном пространстве раствор состоял из 100 г НвО и 0,0165 моля АВ.
Найдите число переноса иона А" в этом растворе. При определении числа переноса иона 1!а' в 0,0200М 1[аС! методом подвижной границы при 25'С получены следующие данные [69]: г, см (смен!ение 0 ' 1,00 6,00 !0,00 подвижной границы) й с 0 34! 2070 3453 Катод Ад[АдС1, анод Сд. Площадь поперечного сечения трубы равна 0„!115 см'.
Ток 000! 6001 А. Вычислите число переноса иона На' в этих условиях. Определение чисел переноса методом подвижной границы было выполнено при 25'С с растворами, содержащими в 1 л 0,100М КС! внизу трубки и (исходный) 0,0700М !т(аС! вверху трубки. Числа переноса К' и чае в этих растворах равны 0,490 и 0,388 соответственно. Подвижная граница опускалась. Площадь поперечного сечения трубки 0,100 смв. Было передано 96,5 Кл электричества, а) Как далеко продвинулась подвижная граница? б) Какова концентрация 5!аС! непосредственно над границей во время протекания тока? Были получены следующие данные по растворимости 5 умеренно растворимой трехвалентной соли [Со(5!На) б]и![Ге (Сй!) а]п! при 25' С в присутствии К5[Оа [70]: Покажите, что эти данные находятся в согласии с теорией Дебая — Хюккеля, и вычислите средние коэффициен гы активности ионов [Со (5[На) а]а' и [Ре(С?))б]а для каждой приведенной концентрации.
Константа диссоцпации молочной кислоты при 25'С равна 1,4 1О 4. Буферный раствор приготовлен добавлением 1,00 моля молочной кислоты и 0,80 моля молочнокислого натрия к 1 кг воды. Примем, что коэффициент активности воды равен единице, а коэффициент активности каждого одновалентного иона (во всех случаях) равен 0,65. Найдите: а) рН (через активности) этого раствора при 25' С; б) изменение рН раствора в результате добавления 0,50 моля гидро- окиси натрия к количеству раствора, содержащему ! кг воды; в) изменение рН в результате добавления 0,50 моля гидроокиси натрия к ! кг чистой воды при 25' С. Произведение растворимости СпС! при 25'С равно 2,29.10-'. По этим данным и стандартному восстановительному потенциалу, приведенному в табл.
Х-1, вычислите: а) Е для цепи С! [СиС1(тв) [Сп(тв); б) стандартную свободную энергию СпС! (тв) (кал моль '). Какое заключение может быть сделано о полнотедис- социации перхлората кадмия в разбавленном водном растворе при 25'С из приведенных ниже данных по его эквивалентной электропроводности Л [7!]: 1!4 Глава Х Элеягрохилгия Концеигриции, г.иии л А. Оц г.гм г-эки 92,64 94,21 96,22 98,93 103,30 107,16 110,46 115,74 0,1 0,06 0,06 0,04 0,02 0,0! 0,005 0,001 Х-2-6. Х-2-2. Х-2-3. Х-2-4. Х-2-7. Х-2-5. Х-2-8.
В значения, приведенные в таблице, были внесены поправки на гидролиз. (Примечание. Постройте график зависимости Л от сь,) Опишите путь перехода от уравнения К=йод! к выражению Л=!000й/с (К вЂ” электропроводность, с— концентрация, й — удельная электропроводность, а— плошадь, 1 — длина, Л вЂ” эквивалентная электропроводность). Раствор, содержащий 0,0250 моля ХаяБО, на 100 г воды, подвергнут электролизу в аппарате Гитторфа между инертными электродами. Реакция на аноде: 2НеО- 4Н'+ Ох+ 4е . В конце опыта анодное пространство содержало !00 г Н,О и, как установлено титрованием, 0,0!00 моля Н+.
Число переноса 5!а' в этом растворе равно 0,390. Определите число молей 5(а+ и 80, в анодном пространстве в конце опыта. Аппарат Гитторфа заполнен водным раствором АОХ, в котором находится 1,500 г АдХ на 101,5 г раствора. Через раствор пропускался постоянный ток до тех пор, пока на катоде не осело 1,0787 г серебра. Затем ток был отключен, раствор удален из катодногопространства; он весил !00,5 г и содержал 0,500 г АдХ. Молекулярный вес АдХ 150 г моль '. Определите число переноса Ад' в растворе АдХ. Раствор Сп80, подвергнут электролизу в аппарате Гитторфа с электродами из Р1(инертн). Процессы на электродах: 2Н,О-+ 4Н'+ Оэ (г) + 4е Си'+ + 2е — Сц Исходный раствор был 0,1000м.
В конце электролиза анодное пространство содержало 100,0 г НэО, 0,00500 моля Нц$04 и 0,00800 моля СНБО,. Примите, что ионами, присутствовавшими в начале опыта и покндаюшими анодное пространство за время опыта, были Сц'+ и БОк . а) Определите количество электричества (в фарадеях), прошедшего через цепь. б) Вычислите число переноса для иона Сц'+ в Сц80,. в! В конце электролиза катодное пространство содержало 100,0 г Н,О. Сколько молей СцЬО„содержалось в катодном пространстве? г) Эквивалентная электропроводность Сц50, при бесконечном разведении равна 133,6 Ом-' см'г-экв-'.
Вычислите подвижность иона Сц" при бесконечном разведении. Какие приближения Вы использовали в этом расчете? Водный раствор К!Ге(С)!)в с исходной концентрацией 1,000м подвергался электролизу при 25' С в аппарате Гитторфа с Р1-электродами до тех пор, пока через него не прошло 0,0100 фарадея электричества. Реакция на аноде: Ре(С5!), '-+Ее(СМ), '+ е-. Посл электролиза раствор, находящийся в аиодном пространстве, содержал !00,0 г НеО и 1,015 моля Ре (общее количество).
а) Чему равен эквивалент моля Ре(СМ)'- с точки зрения электропроводности (!) и с точки зрения реакции, протекавшей при электролизе (2)? 5) Сколько молейРе(СО!)в прореагировало на аноде? в) Сколько молей Ре(С51)" поступило в анодное пространство или ушло (и в каком состоянии) из анодного пространства? г) Вычислите число переноса Ре(С51)в в К,Ре(С?й) в.
д) Вычислите подвижность иона Ре(СЫ),'— при бесконечном разбавлении при 25' С, если для иона К' она равна 73,52 Ом-' см'г-экв-'. Укажите приближения, которые необходимо сделать при этом расчете. Кажущееся число переноса 1, иона Хп" в растворе Еп1э измерено с использованием концентрационной цепи с переносом и без переноса. ъ1исло переноса изменялось с изменением т (моляльность Хп!,), что видно из следующих выборочных данных (72): т 0,05 0,1 1,0 2,5 4,0 5,0 !0,0 !+ 0,382 0,363 0,291 0,115 — 0,050 — 0,190 — 0,550 Как объяснить эти отклонения 1? Может ли 1, быть отрицательным? Формула !я=Е!(Е (Е, — потенциал цепи с переносом, Š— потенциал соответствующей цепи без переноса) может быть справедлива для расчета чисел переноса из данных по ЭДС, только если рассматривать их независимыми от концентрации.
Если числа пере- 11Е Глава Х Электрохимия 117 Х-2-11. е(Е! = ч- 21м — д 1п ам, 11Т У Х-2-9. Х-2-12. 1и у А ~ге!, Х-2-13. Х-2-14. Х-2-10. носа изменяются с концентрацией, как, ' например, в случае раствора 1.!С!, то 1, может быть рассчитано по формуле где ах — среднее геометрическое активностей ионов в одном из растворов. Г, появится, если электроды обратимы в отношении отрицательных ионов, и наоборот. Получено [73) следующее эмпирическое уравнение для ЗДС цепи, эквивалентной ячейке с переносом Ад!А9С1!1!С1(с!) !1.!С1(ее) !АдС!)Ад: Е,= — 43965+ 45363(19А) — 1,4902()9А), где А в 10" больше средней ионной активности 1.!С! при концентрации с!., Е! выражено в мВ, аь при концентрации се равно 10 ' (этот выбор устанавливает только постоянный предел Е!).
Коэффициент активности 0,0!ОМ раствора ЫС! равен 0,905. Вычислите 1, для 0,010М раствора 1.!С1. Средний коэффициент активности электролита в разбавленном растворе дается приближенным уравне- нием где гп — моляльность, А — постоянная. Используя уравнение Гиббса — Дюгема, выразите ноэффициент активности растворителя у! в разбавленном растворе через А, т и постоянные, характеризующие растворитель и растворенное вещество. Отметим, что л, 1 тч 1пХ =!п =1и мт л, + тч 1 + тч/л! л, где у — число ионов в молекуле соединения (например, для 5(аС! у=2) и и, — число молей растворителя в 1000 г растворителя.
Следовательно, все величины, за исключением уь которые неизвестны, могут быть выражены через переменную т. Произведение растворимости АдС! при 25'С равно 1,71-10-'о. Определите: а) средний коэффициент активности ионов АдС!, выраженный через моляльности, в насыщенном водном растворе при 25'С; б) средний коэффициент активности ионов А9С! в насыщенном водном растворе при 25'С, выраженный через мольные доли относительно разбавленного раствора, Улучшенный предельный закон Дебая — Хюккеля дает слсду1ошее уравнение для коэффициента активности отдельного иона М с зарядом гм! —.4хм ~'7 т~ 19Ум= + 7з Вмх тпх рт ! где А — постоянная Дебая — Хюккеля, ! — ионная сила, сумма всех присутствующих ионов с зарядом, противоположным заряду М, Вмх! характеризует пару МХ! и тх! — моляльность иона Х!.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
