Л. Лабовиц, Дж. Аренс - Задачи по физической химии с решениями (1134453), страница 18
Текст из файла (страница 18)
Х-2-33. д) (е = ив+ и е) ит 4гпзут . равна +1,2272 В. Найдите Е' цепи, приняв, что к пей приложимо уравнение Дебая — Хюккеля. в) Вычислите Е' с помощью данных, приведенных в табл. Х-1, и сравните результаты (б) и (в). В цепи Сд(Хг) в Ну~Се!504 (раствор) !Сг)(Ха) в Нд электродами явля<отея растворы (амальгамы) кадмия в ртути, в которых мольпая доля кадмия равна Х! и Хя соответственно, Ртуть можно рассматривать инертной, а) Рассчитайте обратимую ЭДС (какой знак?) цепи при 25' С и Хг = 1,75 10 ', Ха = = 1,75 1О ', приняв, что Сг( и На' образуют идеальный раствор. 6) Наблюдаемая ЭДС цепи равна 0,05926 В. Найдите отношение коэффициентов активностей (выраженных в мольных долях) кадмия в обеих амальгамах.
Используя данные таблицы Х-1, рассчитайте ЭДС для полуреакции 2Ндх'+ 2е -> Нд,'+, Оцените Е' полуреакции Ре м Рея'+ Зе- по данным табл. Х-1. При потенциометрическом титровании 1О мл раствора урана(1П) 0,09064 н. КаСг,От получены (76) следующие данные. Постройте графики зависимости Е от У и ЬЕ/Л)т от Р (среднее между последующими объемами) и определите общий объем КтСгхОт, прибавленного в точках эквивалентности () (1Ч) и ()(Ч1). Укажите условия, при которых справедливо каждое из следующих уравнений: а) Е=О; б) Е'=0; в) Л = Ло — сонэ( с~'! г) !д у = — 0,509 17 т'; и) Е! Е ' Некоторое газообразное соединение имеет молекулярный вес !00,0 г моль '.
Его плотность постоянна 1,000 !О-' г см-з, диэлектрическая проницаемость 1,001212 при 200'К и 1,0007575 при 400'К. Определите постоянный дипольный момент 1х и полярнзуемость ст молекулы Х. Покажите размерности 1х и гх. Рдздел х-3 Раствор РеС!в был сначала 2,0000 м, затем он был подвергнут электролизу между электродами из Р1(инерт,) по опыту Гитторфа при 25' С. Реакция на катоде: Ре'+ + е м Ре". После электролиза в катодном пространстве содержалось 50,00 г Н,О, 1,5750 и РеС!, и 0,500 м РеС!,. а) Какое количество электричества прошло через цепь? б) Найдите число переноса иона С1- в растворе.
в) Подвижность С!- 76,35 Ом-' см' г-экв '. Определите подвижность Рея' при 25'С. Какие приближения необходимо сделать при расчете? Водный раствор, содержагций МаВг и Вгм использован в опыте Гитторфа, Единственные реакции на электродах: 2Вг — Вгт+ 2е-, Вгх+ 2е- — 2Вг. После электролиза в анодном пространстве в 100 г НхО содержалось О,!! 00 моля Вг, и 0,0920 моля 5(аВг; в катодном пространстве в 100 г Н,О содержалось 0,0900 моля Вг, н 0,1080 моля НаВг.
Вг, оставался в растворе. Определите числа переноса ионов 14а' и Вг в растворе. (Пригиечание. Учтите количество Вгя в начале опыта в каждом отделении.) а) Предположим, что средний коэффициент активности ионов некоторого электролита дается уравнением 1пу = — В )т ат + Сит, где лт — моляльность электролита, В и С вЂ” постоянные. Выразите коэффициент активности растворителя уг через В, С, п! и количественные характеристики растворителя н раствора.
б) Из полученной формулы найдите у, в 0,00!О м водном растворе Нат504 при 25'С, приняв, что С = О, а В определяется предельным уравнением Дебая — Хюккеля. Примите, что моляльности равны молярностям. Найдите осмотическое давление и в 0,0010м водном растворе Маа$04 при 25' С. Электрахимил 125 Глава Х 124 Х-3-4. Х-3-8. Х-3-9. Х-3-10.
Х-3-5. Х-3-6. н+ шЕи Ео у" !Чм н, 107,7 63,4 44,7 27,8 0,715 0,693 0,659 0,620 Х-3-7, Теория Дебая — Хюккеля предполагает, что раствор в целом электронейтрален: ар = О. па= 2~ СДо где Ст — концентрация ионов й выраженная в ионах на 1 см', Ят — заряд соответствующего иона, выра. женный в электростатических единицах на 1 ион. Примем более общую теорию, не учитывая этого предположения. В таком случае где У вЂ” электростатический потенциал на расстоя- 7 4цет к1 т'й нии г от некоторого иона, Ь = — '~ С зт е— ~иит Р( | Р) 1 заряд электрона, е — диэлектрическая проницаемость среды, г; = Я;/е, й и Т имеют обычное значение.
Об. шее решение этого дифференциального уравнения следующее: Л ихр (- Ьт) + и ехр (Ьт) 4иае Ь'е ' где А и  — постоянные интегрирования. Получите выражение для коэффициента активности (или его логарифма) для иона с зарядом г на основе обшей теории через Ь, ар, г, в, Т и универсальные постоянные. Примите, что при бесконечном разбавленин предел для ав/Ь' =- О. Определите рН для 10 'М раствора НС1 при 25'С. Человек, который имеет поверхностное представление о термодинамике, спрашивает вас о следующей трудности: «ЭДС цепи Р1!Нз (г) (НС! (ац)(АдС11Ад дается уравнением Но ан,а, ///( — константа равновесия реакции — Н,+АКС1- АХ+ Н'+СЕ.
Ее значение для любой температуры, а также Е' можно взять из таблицы, Можно ли заключить, что Е зависит только от температуры?» Объясните, что неправильно в сделанном предположении, что правильно в утверждении и при каких особых условиях, (если они имеются) предполо>кение и заключение бчдут справедливы. а) Составьте гальваническую цепь (или комбинацию цепей), которую можно использовать для определе- ния Аб'процесса Ад(тв)+ — Вгз(ж)рАцВг(тв) при некоторой температуре. Покажите, как может быть рассчитан Л6' полученной цепи, б) Экспериментальное значение Аб' при 25'С равно — 96кДж. Какое значение (если оио вообще имеется) имеет константа равновесия, рассчитанная из этой величины? Объясните.
а) Найдите константу равновесия реакции А5 ((х)Нз)т е:- Ад'+ 2)ц!Н,(аг() пРи 25'С. б) Опишите цепь (или сочв~ание целей), ме имеющую скачка потенциалов в месте соприкосновения жидкостей, когда происходит приведенная (или обратная) реакция. (Примечание. Адт504 средперастворим в НрО, но РЬБОи подобно АХС1, почти нерастворим.) в) Напишите уравнение Нерпста (Е как функция активностей) для описанной выше цепи и покажите, что Е действительно зависит от средних активностей ионов, а не от активностей однозарядных ионов. Раствор, содержавший сначала 0,10 М Т)т и 1,0 М НС1, оставлен на воздухе при температуре 25'С и общем давлении 1,00 атм до тех пор, пока Т!' (насколько возможно) окислится в состояние ТР'.
Какое количество (мол.е/р) присутствовавшего Т!' останется неокисленным? Вычислите п в формуле Со((т(Нв)~' из следующих данных по ЭДС, полученных при 25'С (771: Со(0 050 М СоС12 + х М )х(На(1,00 М ЯаН(Н50(Нд. Кеицевтрвции Ина, М Эдс цепи, В давлевие паре Кна, мм рт, ет. Концентрация ИНа изменялась, но общая концентрация кобальта оставалась постоянной, Можно принять, что (Со'+! мала по сравнению с (Со(й(Нв),';] и (Со(ИНв)хе~ остается, следовательно, постоянной.
Таким образом, можно предположить, что концентрация свободного ЫНз в растворе пропорциональна давлению паров !х(Нв над раствором, 126 Глава Х Глава Х! КИНЕТИКА Х-з-п. РАЗДЕЛ Х1-1 Х1-1-1. Х1-1-2. Х-3-12. Х1-1-3. Х1-1-4. Вообще нельзя складывать интенсивные свойства частей системы для того, чтобы получить соответствующие свойства всей системы. Так, например, удельный объем системы (мл.г ') не является суммой удельных объемов частей системы. Для того чтобы рассчитать удельный объем системы о, состоящей из двух частей, необходимо умножить удельный объем каждой части на массу этой части, получив общий объем частей (экстенсивное свойство), а затем сложить эти объемы и разделить на общую массу: о= щз о! + льве /и! + Ие Электрический потенциал — интенсивное свойство (Дж Кл '). Однако при простом сложении потенциалов двух полуэлементов получим потенциал всей цепи, не принимая во внимание размер полуэлемента и количества веществ, реагиру1ощих в нем.
Как ответить на этот парадокср Предположим, что эффективное поле, действующее 4и на молекулу, дается уравнением Р = Е + — Р, где и — постоянная. (Это уравнение является обобщением известного уравнения для случая, когда и = 3.) Получите уравнение (аналогичное уравнению Клаузиуса— Мосотти) для поляризации а, включающее и, диэлектрическую проницаемость е, молекулярный вес, плотность и универсальные постоянные. Превращение перекиси бензоила в диэтиловый эфир (реакция первого порядка) при температуре 60' С прошло за 10 мин на 75,2% [78[. Вычислите константу скорости реакции. При изучении взаимодействия между ионами брома и хлорноватистой кислоты С)О- + Вг — ВгО- + С! смешивали !00 мл 0,1 н.
раствора хлорноватистокислого натрия, 48 мл 0,5 и. раствора едкого натра и 21 мл дистиллированной воды; смесь помещали в термостат при 25' С [79[. К смеси добавляли 81 мл ! %-ного раствора бромистого калия также при 25' С. Через определенные промежутки времени (Е) отбирали пробы и определяли в ннх содержание иона ВгО .
Результаты анализов приведены ниже: Е, мин 0 3,65 7,65 15,05 26,00 47,60 90,60 Концентрация 0 0,0560 0,0953 О,! 420 0,1800 0,2! 17 0,2367 В~О моль ° л-' ° 1О' Концентрации !ь(аС10 и КВг в реакционной смеси при Е = 0 были равны 0,003230 М и 0,002508 М соответственно, рН раствора 11,28. Определите порядок реакции и константу скорости.
Для изучения разложения щавелевой кислоты в концентрированной серной кислоте при 50' С готовили раствор ч(,о М щавелевой кислоты в 99,5%-ной серной кислоте [80[. Через определенные промежутки времени Е из смеси отбирали пробы и определяли объем раствора перманганата калия о, необходимый для титрования порции в !О мл. Получены следующие данные: Е, мин 0 120 240 420 600 900 1440 и, мл 11,45 9,63 8,11 6,22 4,79 2,97 1,44 Определите порядок реакции относительно щавелевой кислоты и константу скорости. Кинетика реакции тиосульфата натрия с н-пропил.
бромидом ВлО,' + КВг-и КВЬОя + Вг изучалась при 37,50'С [8![. Концентрацию иона ЯяОз~ опреде- ляли через различные интервалы времени Е титрова- 129 Кинетики Глава ХС !28 Х1-1-5 Х1-1-9. Х1-1-6. ! 1,20 !0,35 8,87 7,64 5,!9 3,6! 1,60 — О,!6 — 1,!О -3,26 — 3,37 О ! 035 3 !!3 4 857 9 23! !2 834 18 520 26 320 32 640 76 969 Х1-1-7. Х1-1-10. Х1-1 8. 5 Зак.
!Збо кием. Для титровапия использовали о мл 0,02572 н. раствора иода на одну порцию реакционной смеси (!0,02 мл). Начальная концентрация тиосульфата, присутствующего в избытке, составляла 0,100 М. По- лучены следующие данные: С, с 0 ! НО 20!О 3!92 5052 7380 !!232 78840 р, мл 37,63 35,20 33,63 31,90 29,86 28,04 26,0! 22,24 Вычислите константу скорости второго порядка. Скорость реакции (СгНз)з(л! + СНз1— -э[(СгНз)з — !л)+ — (СНз)]1- в нитробензоле определя- лась при 25' С [82], причем найдено, что: С, с ! 200 ! 800 2400 3600 4500 5400 л, моль ° л-' 0.00876 О,О!066 0,0!208 0,0!392 0,0!476 0,0!538 Здесь 1 — время, х — количество тризтиламина или иодистого метила, прореагировавшее за время й Начальные концентрации амина и иодистого алкила равны 0,0198 моль л '.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
