Л. Лабовиц, Дж. Аренс - Задачи по физической химии с решениями (1134453), страница 43
Текст из файла (страница 43)
10 а~ на то 0 476о НА с~Н~+Л ОЗЮ0-а1 ОЭЮа О,гЮа 0,200а' -з а' -з =1,46 10 '; —,=7,3 10 . Если ач".1. то а =7,3.!О ' и а=-8,5 1О Или с более высокой точностью: а +7,3 10 за — 7,3 10 '=0; а=8,2 ° !О з. НзО <+ Н++ ОН т +т К 1,00 1О Баланс зарядов: т,,++ тц+ = та + 2т з-+ тон-. Материальный баланс: тисо + "зцсо + тсо' т .,+ = 0,10. б) Примем, что тн+ тон ~ тисо тсоз ' соз Тогда нз (4) и (5) с использованием (6) получим 0,10=тн +2 з соя Глава Х 343 Электрохимия Умногкнм (1) па (2): т. т »дно = 2,45. 10 ' тнгтв т =0 10 — 2х. нсо 0,)0 — 2х 67 5, х Х-2-16. а) Равновесия: Х-2-15.
0,70'т +т НА И++А-, ' ' " =1,4 10-'! тнх 0,70'т нет В+Н,О» — ВН++ОН, " он =8,?.!О в; (2) Н О»~~Н+ + ОН 0 70 ин+пеон- = 1,00 ° !О (3) т „т =3,5 10 тнг т т =7 и„+ион- = 1,00 1О (2) (3) (4) (4) Материальный баланс: тнв + ие- = 0,100; ив + твн+ = 0,200. (5) (б) Материальный баланс: (4) Из (4') и (5'): т е —— тн,со, со, Из (4): Умножим (Ц на (2): и;,+=К,К =2,41 10 '; тн+ — — 4,9 10 ' моль кг Разделим (1) на (2): 2 нсо ц, т т К н,сое со (0,)0 — 2х) ?бб 104 х' х = 1,1 ° 10 ' моль ° кг сов Баланс зарядов: ин+ + гевн+ =и, — + те-, б) Примем, что ин+, тон- « твн+, ие- ° Тогда ивн+ тг тнв = 0,100 — х; та = 0,200 — х.
(4') (5') (6') — = 2,45 ° 10', "'нгтв х' (0,)00 — х) (одоо — х) 2,45 ° 10'. Пусть у = 0,100 — х. Тогда х = 0,100 — д и 0,200 — х = О,! 00 + у. (о,)оо — ер у !о,)оо+ е! Примем, что у « 0,100, тогда о,о)оо — =2,45 !О; д=4,1 !О ' моль кг =т о,)оое ' * ' ' ' нв' т,-=0,100 — д=О,!00 моль кг '; ЗД ° )О ° 4! )О и„+=3,5 10 ' о,)оо е = 1,4 ° 10 моль кг а) Никотиновая кислота — НА; хинолин — В, Равновесия: Баланс зарядов: вн+ + к+ + аеп" = их- + ис!-+ тон- и„„+ т =0,050; та+ т,н,+ = 0,100; т„+ = 0,050; тгл = 0,100.
б) Примем, что тн+, и н « твн»., иь . Тогда т н4+ 0,050 =т,-+ 0,100. (5) (б) (7) (8) Электрохимия 347 '346 Глава Х (5') (6') (4) 1,00 ° 1О 0,702тпд»»»вв» „т н" он- (5) (6) 0,050'О,!00 2 49 Д т — т 2 =0 а ап,+ 2 2 2 у'у2т н+ оп- 2+ а ан К1К2 тая» .1. Х-2-17. — 0,123; у, =0,753. Разделим (1) на (2)1 2 2 у!тон+ он- 2 ан+ К!у2 = — 0,492; ух = 0,322.
б) Равновесия: Я+ Н20- ОН++ ОН; 2 у' ' и" она» та =К»=2,0 10 в. (1) Пусть х= тд- тогда твн+ = 0,050 + х; тнд —— 0,050 — х, тв = 0 100 — твн+ = 0*050 — х. Умножим (!) на (2) и разделим на (3): и+ л вп+ оп- 1,4 ° 10 ' 8,7 1О т т + л вп 2 49 10! х(0050+ х! 2 49 104 тнлтв ' ' (0,050 — х)' Ясно, что 0,050 — х = О. Пусть у=0,050 — х. При- мем, что у « 0,050, тогда х = 0,050 — у = 0,050; 0,050 + х = 0,100 — у = О,!00. у=4,5 !О моль кг =тнд (более точно: у= 4,45 10 ').
»нд-=0,050 — У=0,0496 моль кг Из (1): ! 4 10 тнл 1 1 тн+ = ', = 2,6 10 моль. кг 0,702 т а) 44+ Н+ <~!ОН+ т и+ = 0,10; тс-=0 10! 7 = 0 10 $7'1' "' 032 ПУсть У! = Ун+ = Уан+ = Ус! — = Уон-1 У2 = Уане+ ° о 509)ГТ 1Ку1=— 1+ 1'7 0,509 22!' Т 1ау = !+ФТ у»у'т . 12+то1— !)Н+ + Н20 л--4;1Н2+ + ОН у)т =К2=1,35 10 . (2) Н2О Н++О(Г; у,та+тон =Кп — — 1,00.10 ". (3) Баланс зарядов: та,+ + 2т н2+ + тп+ = тс1-+ »но— Материальный баланс: та-1-»на,++т па+=0,10; 2 тс,— = 0,10.
в) Примем, что т„+, т,!ц- « т,, т н2+. Тогда 2 с использованием (6) из (4) и (5) получим т и+ + 2т пх+ — — 0,10; а! 12 т, +т,„-»+т 2+=0,10 ан- Пусть х=т =т 2+. Тогда т и+=0,10 — 2х. он. ан Умножим (1) на (2): тон =3,8 10 моль кг '. > ухтат 24 то — К2 тат 2.» Кху! анх ан, =8 41 10!' ' 91 7' хх ' ' х х =1,08 10 ' моль кг ' =та. 343 Глава Х Элект/>вкииил 349 Х-2-18. Х-2-19.
(,1>1 (5') (6') (4) Нд В Н+ Ои и>и и 100 1О (4') тд- = 0,040 + х; а) Миндальная кислота — НА, и-анизидин — В. Примем, что реакция завершена: 0,040 НА + 0,060 В 0 340 ВН+ + 0,040 А + 0,020 В. ! - "0,040; )/ У = 0,20; — — 0,0848; — 0 за )т/ — 0 509 1а ° 0 20 1+1 l 1,20 у=0,823 для любого иона с зарядом -1-1. б) Равновеси/и уи >и НА+-Н++А; =4,29 ° 1О '.
">нА у'>и, в> В+Н,О-ПОВН++ОН-; '" " =5,13 10-4. ив (2) Н О ь Н + ОН; увтн+тон- —— 1,00 10 . (3) Баланс зарядов: вн++ тн+ тд + тон— (4) Материальный баланс: тн,+т, =ОО4О; (5) тв+ "1вн+ = 0 060. (б) в) ПРимем, что тне, П10 — « твн+, >иА-.
Тогда т е — — т-=х; ВН А и1 д=0,40 — х; Нд тв = 0,60 — х. Умножим (1) иа (2) н разделим на (3): и и + = 3,25 ° 10'; ИНАИВ, = 3,25 ° 10ь. (0,040 — к) (0,050 — к) Ясно, что 0,040 — х= О. Пусть у=0,040 — х. Тогда х = 0,040 — у; 0,060 — х = 0,020 + у; (0,040 — у)> (0020+ ) =325 10'. Примем у((0,040. 0,020у у =- 2,46 10 моль кг = тнд', у«0,040, как и предполагалось. т -=0,040 — у=0,040 моль кг '.
А Из (!): 4,29 ° !О ">ии,к тн» вЂ” — ', = 3,90 10 моль кг Тав> А а) Глицин — НА; глицин-ион — Н,А+, Для завери>еино() реакции: 0,100 НА .+ 0,040 Ма+ + 0,040 ОН- — > 0,040 На+ + + 0,040 А + 0,040 НкО + 0,060 НА. 1 0,040; )// = 0,20; 1иу= ' ' = — 0,0848; — 0,509 1>1'/ 1+ )// у=0,823 для любого иона с зарядом +!. б) Равновесия: и и НА ~~Н +НА; н нд =К~ — — 4,47 10 '. (1) Н,д+ у'и » и НА И++А; " " =7(' =1,66 10 '. (2) НА Н,О» Н" + ОН-; у'>и„.».ион- =1,00 10 ". (3) Баланс зарядов: наа + /ин>А++ н+ А + ™он Материальный баланс: тнд++ и/нд+ тд-=0,100; (5) (6) В) Примем что иьн+ то~> — ((тн,1е тд — Пусть х=тнде. Тогда тнд=0,100 — х — (0,040 (-х)=0060 — 2х.
(5) Глаеа Х Электрохимия 351 Е'  — х +0,2676 2,9820 Х-2-22. Х-2-20 РЬБОз+ 2е ->РЬ+ 80"„ ко + РЬ80, -» !'Ь+ ки + + о01 Е'= !!гпЕ'. т-»О РЬВгз-»РЬз++ 2Вг — 0,152 Е, В 0,41969 = Е' + й (0,03162) + 0,8453 0,42987 = Е'+ lг (0,07071) 0,0! 018 = Ф (0,03909) Й =- 0,2604; Е' = 0,41146 В. +2,2676 Разделим (1) на (2): »~и!!х К1 = — = 2,69 1О' ует +т +т (О 000 — 2 г) Примем, что х«0,030. о 04о 1,82 10'; х=4,95 1О ' моль кг '=тн +.
а) РЬ [РЬВгз(тв)[СнВгз(ао, 0,0100м)[Сн. б) та =(0,0100 ° 0,0200')в=О,0100[) 4; 1п т* = — 2 + '/з ! и 4 = — 1 799! = Е'+ — !па„= Е'+ — (!и ум + 1п т ) = ЗРТ . ЗДТ 2У" 2У' = Е'+ з!з ° 0,05915 (!и у + !и тя) = = Е'+ з7з 0,05915( — 0,150 — 1,799) = = Е' — 0,173; Е' = Е + 0,173 = 0,442 + 0,173 = 0,615 В. в) Е', В РЬ -» РЬ'+ + 2е- +0,126 (из табл. Х-1) РЬ Вг,+ Сн — »РЬ+ Сн'++ 2Вг- — 0 615 [из (б)[ Сц'++ 2е- — »Сн +0,337 (из табл.
Х-1) !И К = , = — 5,14; К = 7,2 10 з. 0,009!З Х-2-21. Ыа (тв) - Ыа" (в СзНзЬ!Нз) + е Ыа" (в СзНзЬ!Нз)+ е- -»!ча(в Нд) Ыа (в Ни) -» Ыа+ (ац) + е- 2 НкзС!з(тв)+ е — Нп(ж)-[-С1 (ао) 1 Иа(тв)+ 2 НйзС1з(тв) — Ма" (ап)+С! (аг!)+Ни (ж) +3,1129 ! дт Е =-Е+ ~ !и(ума! )кзс! = = 3,1120 + 2 .
0,05915 [ †,1019 + 1д 0,1005) = = 2,9820 В. Иа(тв)-»Хал (ае() + е 1 2 !!ИзС!з(тв)+ е" »Н8(ж)+С! (ап) х = — 2,9820+ 0,2676 = — 2,7144 (табличное значе- ние: — 2,7132 В). а) Хп — Хпа+ + 2е- б) аваева, З =(у,т)(у т) =уа т", Е=Е' — — !п(у'т')=Е' — — !п(у т). в) Пусть Е' = Е + — !п т = Е' — — 1п ум; мТ ТАТ 0,001000 0,03162 0,41969 0,005000 0,07071 0,42987 Согласно предельному закону Деба я — Хзоккеля, 1п у должен быть пропорционален у' т .
Таким образом, Е' должна быть линейной функцией )7т: Е' = Е'.+ + е )/~п. Можно построить график зависимости Е' от )Т т и провести экстраполяцгно к Г' т = О. (Приемлемое Электракимая 352 Глава Х Х-2-23. — х =(0,0!8)'= 5,83 ° 10 Х-2-24. =Е' — . 1п(уяс)! 2йт 12 зев. !мо значение 0,41089 В (114), однако необходима поправка па предельную растворимость РЬ30,.) г) — 1п уа = Е' — Е' = 0,41146 — 0,42987= — 0,01841; йт 18 уя 005915 = — 0,3113; уя == 0,488.
0,0! 84! аа — 58,4! а) 1п К„в — — — „„. — 90,2. 747 1,987 !О "° 298 т е АВТ=АВ„в+ ) АСнйТ= вв =+53,22 — 8,7 ° 10 "!Т вЂ” 298) = =55,8 — 8,7 10 вТ ккал (если принять, что ГАСн не зависит от Т). т 1пКт=!пК224+ — (АВТ!Т ИТ= т т ! 55,8 8,7 ° 1О = — 90,2+ ) ~ — ' — ' )4(Т 1987. !О-в .! ~ т' т ) ! 1! 90~2 + 2ф8! 10 ( 8 ) 4е4 1и 2дз т =28,8 — ' . — 4,41п Т, 2,81 ° 10' б) Пригодна цепь Ай(тв)(А22304(ай)(РЬ(тв).
В этой цепи процесс 2Ая(тв)+РЬ30,(тв)-з РЬ(тв)+2АК (ай)+304 (аЧ) идет фактически обратимо, поскольку Е < 0 около. комнатной температуры для любой приемлемой концентрации АП2304. ЭДС цепи: Е=Е' — — 1п(ао а 2 ) =Е' — — 1па . 47Т зйт 2У ( Ак+ вс ) 29' Далее, ая =у т =уя $' 4т. Предельный закон Дебая — Хюккеля дает !п у = — В у'лв, где  — известная постоянная для дан- ных температуры, растворителя и типа соли.
Пусть Е' = Е + — (3! и т + 1п 4 — 3В 1l т ), тогда 2Я Е'=Е' — — (1пуа+ В у'т) н 11 ив Е' = Е'. Затем измеряем Е (таким образом, и Е') цепи с последовательным уменьшением моляльности А32804нв. Строим график зависимости Е' от т и проводим экстраполяцию к т=0 (см. рисунок). Окончательно 2У'Е' !пК йт В) К а!ааоа!44! К вЂ” а!Х!2 а!Х! Ая+ ЗО2-' Х Ая+ ЗО2-! 4 4 а(Х), ТХ ! Мно — =И!и ( — )= ' =0,018.
4в4) , ( ) 1000 ...~.) а) — Н,(г)+ АпВг(тв)- Н++Вг +Ап(тв). б) Е = Е' — — !и ( ан+ а „) = Е' — — ! и а Е'=Е+ ~ 1п(у с)=Е+О,!!83(!пуе+!ас). 2йт Предельный закон Дебая — Хюккеля: 1а у. = — 0,5091 )/с. Пусть Е' = Š— 0,06023 )! с + О,! 183!и с. Глава л Улеатраеалааа е+19ягьт! ь 0,0749 0,0762 0,077! 0,0782 0,0790 0,005125 0,01002! 0,0! 5158 О,О25ЗЗ О,'ОЗОО6 Е 0,0713 В. а97м апзе Ъ, аппп апмь и ! ь Ь а 9 9 ! ь 9 аеас (2) Х-2-26.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
