Л. Лабовиц, Дж. Аренс - Задачи по физической химии с решениями (1134453), страница 17
Текст из файла (страница 17)
Покажите, что для электролита М„,Хя средний коэффициент активности выражается так: — л! хмхх !)'т ч+ ъ-~ 1пу — — + + у Вмх,.тх,+ 1+)'! ~++ ~- ч + + 7~ Вмхетпми тт+т Л~ где первая сумма — сумма отрицательных ионов, вторая — сумма положительных ионов. Термодинамическая константа диссоциации а-хлор- пикриновой кислоты при 25'С равна 1,47 10 з. Вычислите степень диссоциации кислоты в 0,010 м водном растворе при 25'С. Для определения коэффициентов активности используйте предельный закон Дебая — Хюккеля. Константа диссоциации 2-тиофенкарбоновой кислоты (СеН,ВСООН, или НА) К,=З,З 1О " при 25'С.
а) Найдите стандартный электродный потенциал Ео для полуреакции НА(ае))+ е -+А-(ай)+ '!аНх(г). б) Определите долю НА, продиссоципровавшую в 0,200 и водном растворе НА, содержащем, кроме того, 1,00 и МдС!ь Используйте разумное приближение при расчете коэффициентов активности, но не допускайте, чтобы онн были равны единице, Константы диссоциацни НхСО, при 25 С К!=4,3К ;н',!О ' и Ке — — 5,61 ° !О ". Для 0,10 и водного раствора 5(аНСОв при 25 С а) напишите уравнения, необходимые для расчета моляльности всех присутствующих частиц; б) введя упрощения, найдите моляльности Н' и СО:- в растворе.
Примите, что активности равны моляльностям. Примечание, Для задач Х-2-14 — Х-2-19 конста1п а диссоциации воды равна 1,00 !О '". Электрохимия 119 Глава Х !18 Х-2-15. Х-2-19. Н,С вЂ” С вЂ” ОН ! МНв О Х-2-! 6. Х-2-17. Х-2-20. Х-2-21. Х-2-18. Х-2-22. йг — 1п от. В У" — 0,17745 — 0,13611 Е, В 0,03152 0,07071 0,001000 0,005000 0,597! 4 0,56598 Константа диссоциацни кислоты НР равна 3,5 10 4, Константа диссоциации новокаина (основание) равна 7. 10-4. Приготовлен раствор 0,100 моля НР и 0,200 моля новокаина в 1000 г воды. а) Напишите шесть уравнений, в которых неизвестными будут моляльностн НР, новокаина (В), Р-, иона новокаина (ВН'), Н' и ОН . Примите, что активности равны моляльностям.
б) Сделав подходящие приближения (о состояниях частиц), решите эти уравнения для моляльностей НР и Н+. Константы диссоциацпи никотиновой кислоты и хинолина (основание) при 25 С равны 1,4 10 ' и 8,7Х Х10-в соответственно. Приготовлен раствор О,!00 моля хлорида хинолина и 0,050 моля никотииата калия в 1000 г воды при 25'С. а) Напишите все уравнения, решения которых дадут моляльность каждой химической частицы в этом растворе, за исключением воды, Примите, что активность воды равна единице и коэффициент активности каждого одповалептного ионаравен 0,70.
6) Введите упрощающие допущения и найдите моляльности НвО+ и никотиновой кислоты врастворе. Хинин (СввНя4ЫхОз) — основание Я), которое может принимать два протона. Первая и вторая константы диссоциация равны Х~ =2,0 !О ' и Кз= 1,35 1О 'о. Раствор приготовлен добавлением О,!О моля хинина и О,!О моля НС! к 1,00 кг воды при 25' С. а) Определите ионную силу раствора. Использовав полученный результат и уравнение Дебая — Х!оккеля, найдите приближенно коэффициент активности каждого иона в этом растворе.
б) Напишите уравнения, решения которых дадут моляльность каждой химической частицы в растворе, за исключением воды. Примите, что активность воды равна единице. в) Сделайте пеобхо. димые упрощения для определения моляльности ОН и хинина в растворе. Константа диссоциация миндальной кислоты в водном растворе при 25' С 4,29 10 ', константа диссоциации п-анизидина (основание) 5,13 104. Раствор приготовлен добавлением 0,040 моля миндальной кислоты и 0,060 моля л-анизидина к 1000 г воды при 25'С. (Только одна фаза присутствует при равновесии.) а) Определите ионную силу раствора.
Используя полученный результат и уравнение Дебая — Хюккеля, найдите коэффициент активности каждого иона в растворе. б) Составьте уравнения, решения которых дадут моляльиость каждой химической частицы в растворе за исключением воды. Примите, что активность и мольная доля воды равны единице. в) Сделайте подходящие допущения для определения моляльностей миндальной кислоты и Н' в растворе. Константы диссоциации глицин-иона (кислота) при 25'С следующие; К~=4,47 1О в и Ке=!,66 10 'о.
О,!ОО моля глицина и 0,040 моля МаОН растворены в 1000 г воды при 25'С. а) Определите ионную силу раствора. Используя полученный результат и уравнение Дебая — Хюккеля, определите коэффициент активности каждого иона в растворе. 6) Составьте уравнения, решения которых дадут моляльность каждой частицы в растворе, за исключением воды. в) С помощью подходящих упрощений получите уравнение, в котором неизвестным будет моляльиость глициниона.
г) Решите его, введя дальнейшие необходимые приближения. а) Предложите гальваническую ячейку, в которой происходил бы процесс:. РЬ(тв) + СиВгз(аг(; 0,010 м, сильный электролит) -вРЬВгз(тв) +Си(тв). Изобразите ячейку в условной сИстеме обозначений. б) Для этой ячейки при 25'С Е=+0,442 В. Приняв средний 'коэффициент активности СиВге4~„=0,707=10-о'вв, найдите Ео ячейки, в) Определите произведение растворимости РЬВгз прн 25'С. Ыа(тп) !Ыа! в СвНв)4Нз(ж) )Ма (0,206% в Нд) Е = 0,8453 В На (0,206вгв в Нд) ) НаС1(аг), 0,1005м) (НбвС! (тв) (Н6(ж) Е = 2,2676 В Для 0.1005м НаС! 1пум = — 0,10!9.
Вычислите стандартный потенциал гипотетической полуцепи Ма(тв) ) Ма+(аг(). Сравните результат расчета с табличными данными. Следующие данные относятся к цепи Уп (тв) ! Уп50,(ас),моляльпости = пт) ) РЬ504 (тв) ! РЬ при 25' С: 121 электрики.иил ГлаВа Х 0,005 $25 0,0$002$ 0,015158 0,02533 0,03006 0,34594 0,3 $265 0,29225 0,26718 0,25901 Х-2-23. Х-2-26. в прпюоС, в -0,02!6 — 1,8562 0,7458 Х-2-27.
Х-2-24. Раствор 8,444 0,43636 10" е Е, В 4,042 0,47381 37,19 0,36173 Х-2-28. Х-2-25. а) Напишите химические уравнения для процессов, протека$ощнх в цепи, б) Напишите уравнение Нериста для цепи, включающее т н средний коэффициент активности 2050, ум Примите, что РЬ504 нераствории. в) Ли!!ейной экстраполяцией, графически или численно определите Е' цепи, г) Определите уа в 0,005 и растворе с помощью данных по ЭДС. а) Для реакции 2Ад(тв)+РЬ504(тв)- РЬ(тв)+ +2А3+(а$$)+504 (аг() ЛНнтв=53,22 ккал, Абтм= =53,41 ккал и ЛСРлмв= — 8,7 кал ° К '. Выразите константу равновесия К как функцию температуры.
Выражение должно содержать только Т и численные величины. Сделайте необходимые и разумные приближения. б) Составьте гальваническую цепь (илн комбинацию цепей), которая может быть использована для определения К прнведеннной выше реакции прн одной температуре. Покажите, какие измерения должны быль проведены и как они могут быть применены к расчету К (проиллюстрнруйте это графически). Примите, что РЬ50, перастворим, а А3а504 до. статочно растворим в воде.
в) Покажите, как будет зависеть К от активностей ионов, выраженных в «рациональной» шкале (мольные доли) вместо «практической» шкалы концентраций (моляльность). Для гальванической цепи Р1(Нв (1 атм) )НВг(аг(; с, моль л-') (АГАВ!(тв) ~Ад при 25'С получены следующие обратимые ЭДС: а) Напнн$нте уравнения процессов, протекающих в цепи. б) Из данных дня каждого раствора 1 н 2 (отдельно) вычислите Е' цепи на основе предельногозакона Дебая — Х$оккеля. Примите, что молярностн равны моляльпостяи.
в) Оцените графически действительное значение Е'. г) Определите средний коэффициент активности НВг в растворе 3 из экспериментальных данных и из предельного закона Дебая — Х$оккеля. Для пепи Р1)!!в(г, ! атм) )НВг(г) )1ЛИВг(Аа при 25'С получены следующие потенциалы (74): Определите Е' для этой цепи при 25' С. Вычислите константу диссоциацин этилового спирта прн 25'С, т. е. К для реакции СгНвОН- С»НвО + + Н', из следующих данных (75): а) Н,! НС! (в С,Н,ОН)! НятС!т1НР 61 Ня! НятС1т 15$аС1 (в СтйеОН)! Ыа (2-фавн, амальгама) в) 1$а 12-фавн, амальгама)! 5$аОСтНт (в СтНеОН)!Не а) Напишите уравнение суммарной реакции, протекающей в цепи Р1$На(1 атм) ~НА, Ь)аА, ЫаС!, Н»0$$ ) АпС! ~ Лп, где НЛ вЂ” слабая кислота. б) Выразите (Š— Е') для цепи через Т, универсальные постоянные, моляльности и коэффициенты активностей (средних ионных активностей, где это возможно) НА, ЫаА и МаС1.
Опишите, как можно экспериментально определить Е' цепи, в) Перепишите ответы (а) и (б) для цепи, подобной (а), в которой НА заменена на НС1 и Ь(аА отсутствует. Примените полученное в пункте (б) основное выражение к новой цепи. г) Покажите, как можно скомбинировать (а) и (в), чтобы суммарная реакция комбинированной цепи была следующая: НА + Н,О НвО'+ Л-. д) Выразите константу равновесия К (или 1п К) этой реакции через Е' и Е". Покажите, каким образом измерения комбинированной цепи могут быть применены для определения К. а) Найдите средний коэффициент активности ионов в 0,00500 и водном растворе ЕпС1в при 25'С, используя уравнение Дебая — Хюккеля.
б) ЭДС цепи Еп(тв) !ЕпС!в(аг), 0,00500 м) $НЗ,С!в!Нд(ж) при 25'С Электрохимия !23 Глава Х !22 ж) с = 1000 —; 5 до з) ЬП= — пЗГ~(Š— Т вЂ” ) Х-2-34. Х-2-29. Х-3-1. Х-2-30. Х-2-31. Х-2-32, Х-3-2. и, мл КтегтОГ Е, мв мх КтегяОг Я, мн 4,4 6,5 8,7 !0,3 10,4 10,5 10,6 !0,8 10,9 !1,! ! 1,55 0,0 0,05 О,!5 0,2 0,25 0,3 0,35 0,4 0,5 2,5 !!О !20 !30 !40 !50 !70 350 370 390 420 440 — 570 — 565 — 560 — 530 — 490 — 440 — 70 50 65 90 Х-З-З.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
