И.В. Кудряшов, Г.С. Каретников - Сборник примеров и задач по физической химии (1134495), страница 53
Текст из файла (страница 53)
Значение ЛН,ми,р рассчитаем по уравнениям: е» е с Л Ниситр.=-Л Н!, н,о ЛН!, н" Л Н/. он Л Н/, н+ =0 Л Н! он- —— — — 229,94 кДж/мол«н Л Н!е ««««= — 285,84 кДж/моль [М.); Л Нисдтр =- — 285,84 — ( — 22й,94) = — 55,94 кДж/моль. 16. Вычислите ионное произведение воды К„ = ан, аон- при 298 К, используя данные таблицы стандартных термодинамических величин для ионов в водных растворах электролитов Лб«по —-- = — 237,25 кДж/моль. Р е ш е н и е.
Для реакции диссоциации воды Н,О (ж) Н+ + + ОН константа равновесия выражется через активности н» он К ан,о он,о Так как концентрация ионов Н+ и ОН в воде исчезающе мала, то хн,о = 1 = ан,о или К„= К,. Константу диссоциации находим по уравнениям: Лбдисс ' /7Т«цК»' 5бдисс == Лбй» ) Лбон Лбй,о) Лб»=0; Лбом-- — — 157,30 кДж/моль [М.), Л бдисс= — !57 30 ( — 237,25)=79,950 кДж/молем 18 К» =- — 79,95 !Ои/2,3 8,314 298,15= — 14,023; Ка=Км=0,95 10 «». 17. Для реакции диссоциации муравьиной кислоты (НСООН)„ч — —— =- Н+ + НСОО- дана зависимость константы диссоциация от температуры: 1342,85 18 Ка=- +5,2743 — 0,0152Т, Т Вычислите теплоту диссоциация ЛНд„„и теплоту нейтрализации ЛНи,и,р муравьиной кислоты в разбавленном водном растворе.
Р е ш е н и е. Теплота диссоциации может быть рассчитана по уравнению д !ц Ка Л Ндисс= ( ~ /сТе. дТ Умножая обе части исходного уравнения на 2,3, получаем: !и Ка = — 2 3'!342.85/Т+ 2 3'5 2743 — 2 3 0 0152Т и возьмем производную д 1ц К„ дТ =2,3 1342,85/Те — 2,3 0,0152. Умножнм производную на РТе и получим Л Ниии»=2,М.1342,85 — 2,3Н.0,01527т, откуда Л Ндисс = — 133,15 Дж/моль.
Термохимическое уравнение реакции нейтрализации муравьиной кислоты НСООН+ ОН- = НСОО-+ Нао+ Л Н можно представить как сумму двух уравнений реакций: реакции диссоциации НСООН=Н" + НСОО-+Л Ндисс (2) реакции иейтралиаации Н" + ОН-= Н»О-«-Л Ниситр (3) Суммирование уравнений реакций (2) н (3) дает реакцию (1) и показывает, что ЛН = ЛНдисс + ЛНиеятр, поскольку ЛНдисс —— — — !33, 15 Дж/моль, ЛНи,и,р = — 55,94 кДж/моль. Отсюда теплота нейтрализации муравьиной кислоты в разбавленном водном растворе будет ЛН = — 56, 072 кДж/моль.
18. Вычислите энтропию реакции диссоциация ЛЗд„„при 298 К и энтропию иона НСОО, если энтропия НСООН в разбавленном водном растворе 5йсоо««1»с« — — 163, 8 Дж/моль, а засисимость константы диссоциации муравьиной, кислоты от температуры выражается уравнением 1342,85 1и Ка = — — О, О! 52Т+ 5,2743. Т Р е ш е н и е. По уравнению (ХЧП).15) вычисляем Лб „„: Л бди»с=- 51342 85'2 3«7 5 2745,2 3НТ+О 0152,2 МТ» =2 560 492 — !ГХ«,57Т+0,291Те. Затем, взяв производную по температуре, находим ЛЗд„„; дд6 — Л адис» = ~ = — 100„«7+2 0,29! Т дТ /и Р е ш е н и е.
Находим координаты экстремума на кривой )яК„„„=- 7' (Т), 4)и К„ — = 3098,55/Т' — 0,035. дТ 8~)о К. Отсюда следует, что в точке экстремума (максимум, так как ' ( < О) Т„,ад='[/ 3098,55/0,035 = 297 К. Диссоциация муравьиной кислоты максимальна при 297 К, 20. Вычислите произведение растворимости ПР для АягСОа. Для расчета используйте значение стандартных термодинамических свойств неорганических веществ, приведенных в справочнике [М.!. Р е ш е н и е. Согласно условию гетерогенного равновесия (ХА!И.
19), або (1) а б АК,СО, )иас. р-р) АК4СО4 )т)' Из справочника[М.! находим: вобла со ! ) —— — 437,79 КДж/МОЛЬ, а бди,СО, ! -. р-р)= а бди,СО, )р-р), +)7 "алк,СО,' а а бли,со, !р-р)...=25 бди++ а бсо,'-: али,со, = алк+ асоад Л б,+=77,21 кДж/моль! Л бсоа — = — 528,48 кДж/моль [М.1. Аа+ Подставляя числа в уравнения (1) — (3), получаем: — 437,79=2 77,21 — 528,48+2,3 8,314 29816 ПР, — 63,73 104 16 ПР= ' = — 11,16; 2,3 8,314 298 ПР= 6,92 1О '* (моль/л)а, (2) (з) (4) 302 и при 298 К Л 5 ига= 100 57 — 2'0 291 298= — 72,87 Дж/(моль К).
Энтропию иона НСОО вычисляем по формуле а, а о а закис=знсоо- "зн' "'нсоон)аа). Так как Яг = О, то зй< ос-= знсоон-~" а здиес= !63429 72 87.— 90,42 Диг/(моль К). 19. Определите температуру, при которой диссоциация муравьиной кислоты в водном растворе максимальна. Уравнение зависимости константы диссоциации НСООН от температуры имеет вид 1342,85 !СКи= +5 2743 0 0152Т.
Т Согласно уравнениям (1) — (5) «Йш !.)+//т! Р =«Йш„.„„+Рт! нт, о г о 1 «НС! )р.р) аТ)О га та — «НШ 1„1 К Рнс!— 2,за о р "НС) !р рп» = а бНС) )р р) ..= а бй4+ а бС)- = =-О+( — 131,5) = — 131,35 кДж/моль (М.[, «нас) ! = Л банс) !г) = 95,36 кДж/моль [М.[, т„= 3,22 (м.1. — 131,35+ 2,3 8,314.2981664 3„224 — 95,36 'я нс! = 2,3.8,314,298 ' — 3,715' Рнщ — 1,93 10-' атм, или 1,93.10-4 760=0,147 мм рт. ст. 22.
Вычислите Кг, аон-, ан+, рН и степень гидролиза в 0,1 М растворе ) [агСОа при Т = 298 К, Вторая константа диссоциации угольной кислоты К, = 5,61 1О ", Км = 1,27 1О-". Р е ш е н и е. Определяем Кг. Гидролиз ЫагСОа практически идет по реакции первой ступени со,, '+н,о=нсо;+он- Согласно этому уравнению а а исоа он Кг— а с, а а нс оа он н+ со,,'- н+ Ка где К, — вторая константа диссоциации угольной кислоты нсо =- н++ со'— Таким образом, 1,27.10-44 Кг = =2,265 10-4 5,61 10-'г 303 21. Вычислите парциальное давление бМ соляной кислоты при 298 К, используя данные о стандартных значениях энергии Гиббса и среднеионных коэффициентах активности. Р е ш е н и е. Согласно условию гетерогенного равновесия «НС! )г) «НШ !р)> (1) «нс! !г) = «йс! !г)+йТ !" нс! !г)г (2) «МШ )р)ии «ЙС! )р) 44+)Г и НШ !р)г (з) 'нс) !.) = Рнс)/1 (4) анс) )р) =Л)ага.
(5) Определяем аон . Так как К„= 2,265 !О ', то вычислять [ОН-[ необходимо по уравнению Кг [он-1 =— 2 Г кз, к„; +1 ' +К,с+ —,, 4 ' 7', Так как —,, н " малы по сравнению с К„с. то последнее уравнеКг 7~4 4 нне упростим: [ОН-1=- — — '+ Р' К, с, 2 откуда 2,265.10-' [ОН ! == — + [/ 2,265.10-4.0,1 2 =- — 1,!3.10-'+4,76 10-4= 4,65 10-4 г иов7л. Определяем 7 =- — (! О 2+2 О,!)=О,З, т =0,66, 1 2 о 0 66.4 65,10-з — 3 07 10-а он- откуда рН р Ка рОН- .
13 90+18(3 07,10-з), 11 383 Определяем ан 'на он- Ки 1,27 10 '4 "н'= = З,О7 !О-' =4 !4 Кон Степень гидролиза ол =. [/ Ко' 100.=-4,76 а'. Кквсл ссолв злдлчи 304 1. Рассчитайте электрическую проводимость (!7г) 1М раствора А[зХОз при 291 К, если расстояние между электродамн 5 см, площадь каждого электрода 2 см', Эквивалентная электрическая проводимость этого раствора Л =- 94,3 Ом ' смз[г-экв. 2.
Малярная электрическая проводимость 0,5 М раствора К.,504 прн 298 К равна 162,70м 'смз!моль, Определите удельную и эквивалентную электрическую проводимость при этой температуре. 3. Г[ри электролизе раствора АдХОа серебрянымн электродами увеличение массы соли в анодном пространсте составило 0,0625 г. Чему равна убыль соли (в граммах) в катодиом пространстве? 4. Раствор нитрата серебра, содержащий 0,18475 г Ай[с[Оа на 25 г воды, подвергалн электролизу с серебряным анодом.
После электролиза анодное пространство содержало 0,2361 г нитрата серебра на 23 г воды. За данный промежуток времени на электроде выделилось 0,0780 г серебра. Определите числа переноса Ая+ н ХОа . 5. Абсолютные скорости движения ионов Вг'+ н С! в разбавленном растворе при 291 К равны соответственно 5,2 10 " н 6,8 !О-' и"(с В). Определите эквивалентные электрические проводимости н числа переноса ионов в растворе 5гС[,. 6. Эквнвалентня электрическая проводимость КС!О, при бесконечном разбавленнн прн 291 К равна 122,8 Ом †' см' г-экв †'. Число переноса нона С[0, 0,48!. Определите подвижности ионов К+ н С10, .
7. Рассчитайте эквивалентную электрическую проводимость 0,001 н. раствора 1!С! н сравните с опытной величиной 96,6 Ом †' см' г-экв '. Эквивалентные электрические проводимости 0,001 и. растворов [.!ХОз, 5[а[404 н р[аС[ прн 291 К равны соответственно 92,9; 102,9; 106,50м ' смз г-экв '. 8. Построив график зависимости Л от1 с, рассчитайте Л, для КС! н сравните с табличными даинымн [М.!.
Для 291 К дана зависимость с, моль!л , .. ., 0,000! 0,0002 0,001 0,002 0,01 0,02 0,1 0,2 1 Л, Ом-'смз г-экв-1 129,1 !28,8 !27,3 126,3 122,4 120,0 1!2,0 108,8 98,3 9. Установнтеобласть концентраций, для которой.применимо уравнение Кольрауша (для растворов КС1), если для 291 К дана зависимость Л .= 1' (с): с, моль1м . .. . . 0,000! 0,0002 0,001 0,002 0,01 0,02 О,! 0,2 ! Л, Ом †'смз г-экв †' 129,1 !28,8 127,3 126,3 122,4 1Ю,О 112,0 108,8 98,3 10. Определите молярность раствора соляной кислоты, если прн кондуктомегрнческом тнтрованин ! 00 мл раствора НС! 8 н.
раствором [а[аОН получены следующие результаты: 'гкзон мл ...... 032 060 092 156 200 234 Х 10', Ом-з см ' ... 3,20 2,56 1,86 1,64 2,38 2,96 11. Рассчитайте эквивалентную электрическую проводимость прн 298 К н бесконечном разбавленнн для монохлоруксусной кислоты, если константа днссоцнацнн К„=- 1,55.10-' (моль!л), а эквивалентная электрическая проводимость при разбавленнн [г = 32 л!моль равна 77,2 Ом ' см'. г-экв '.
12. Эквивалентная электрическая проводимость 1,59 10 'М уксусной кислоты при 298 К равна 109, 78 Ом '.смз г-экв-'. Вычислите контанту днссоцнацин н рН раствора, данные о подвижностях ионов возьмите из справочника [М.[. 13. Вычислите константу днссоцнацнн 14Н40Н, если прн данной температуре 0,1 и. раствор имеет рН 11,27. Ионное произведение воды при этой температуре Км =- 0,7! ° 10 '4. 305 14. Рассчитайте концентрацию ионов водорода в растворе, содержащем в 1 л 0,1 моль уксусной и 0,1 моль хлоруксусной кислоты при 298 К, Константы диссоциации этих кислот возьмите из справочника [М.!. 15. При 291 К удельная электрическая проводимость у насыщенного раствора хлорида серебра равна 1,374 1О-' Ом 'м ' (См м-'), удельная электрическая проводимость воды, определенная в тех же условиях, 4 1О-' Ом-' см-'.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
