Физическая химия Электрохимия
Билет 6
1. Определить l0 для NH4OH на основании следующих данных:
l0(Ba(OH)2) = 228,8 Ом-1 см2 моль-экв-1
l0(BaCl2) = 120,3 Ом-1 см2 моль-экв-1
l0(NH4Cl) = 129,8 Ом-1 см2 моль-экв-1
Решение:
В соответствии с уравнением Кольрауша (закон независимости движения ионов )
l0=l+ + l-
где l0-эквивалентная электрическая проводимость при бесконечном разведении; l+ и l - - электрические проводимости (электролитические подвижности) катиона и аниона.
Составляем систему уравнений
l0(Ba(OH)2)=l+(Ва2+) + l-(ОН-)=228,8 Ом-1 см2 моль-экв-1 (1)
l0(BaCl2) =l+(Ва2+) + l-(Cl-)=120,3 Ом-1 см2 моль-экв-1 (2)
l0(NH4Cl)=l+( NH4+) + l-(Cl-)=129,8 Ом-1 см2 моль-экв-1 (3)
Складываем уравнения (1) и (3) и отнимаем уравнение (2)
l0(NH4OH)= l+(Ва2+) + l-(ОН-)+l+( NH4+) + l-(Cl-) - l+(Ва2+) - l-(Cl-) =
=228,8+129,8-120,3=238,3 Ом-1 см2 моль-экв-1
Ответ: 238,3 Ом-1 см2 моль-экв-1
2. Рассчитайте l0 при 298 К для монохлоруксусной кислоты, если константа диссоциации равна 1,55×10-3, а l при разбавлении V = 32 л/моль равна 77,2 Ом-1 см2 моль-экв-1.
Решение:
В растворах слабых электролитов l и l0 связаны со степенью диссоциации электролита уравнением Аррениуса:
(1)
Кроме того, выполняется закон разведения Оствальда, который для бинарного электролита записывается следующим образом:
(2)
где K - константа диссоциации слабого электролита, a-степень диссоциации
Решая квадратное уравнение
Находим a=0,198
Подставляем полученное значение a в уравнение (1), и находим l0
Ответ: l0= 390 Ом-1 см2 моль-экв-1
3. Определите ионную силу раствора, содержащего 0,01 моль серной кислоты и 0,02 моль сульфата магния в 1000 г воды.
Решение:
Ионная сила раствора (I) равна
mi-моляльность i-го иона в растворе; zi - заряд i-го иона
Ионные моляльности связаны с моляльностью электролита соотношениями
Ответ: I=0.11
4. Тепловой эффект реакции Pb + Hg2Cl2 = PbCl2 + 2 Hg равен 22710 кал при 298К. ЭДС элемента, работающего за счет этой реакции, возрастает на 0.000145 В при повышении температуры на 10. Определите ЭДС элемента и изменение энтропии реакции при 298 К.
Решение:
1) Переводим тепловой эффект реакции в Джоули (Дж)
1 кал = 4,18 Дж
Отсюда
Q=22710 кал =94928 Дж= 94,93 кДж
2) Находим изменение энтальпии (DН) реакции
Так как
DН=- Q= -94,93 кДж
3) Находим изменение энтропии реакции при 298 К
(Дж*моль-1*К-1)
Где n-оличество электронов принимающих участие в реакции
F-число Фарадея
4) Находим ЭДС элемента
Так как DG=DН-T×DS= - nFE, откуда
Ответ: DS=28,0 (Дж*моль-1*К-1), E=0.535 B
5. Запишите реакцию и вычислите ЭДС элемента
Cd/ Cd2+(a=0,2)//Cr2+(a=0,003),Cr3+(a=0,4)/Pt
