Задачи по теме «Электрохимическая термодинамика» (стр. 2 )

16.  При 298 К э. д.с. цепи

|Pb | Pb(NO3)2 || KCl(aq)| | Hg2Cl2,Hg

0,01М 1н.

равна 0,469 В. Вычислите стандартный потенциал каломельного электрода при 298 К. Потенциал каломельного электрода, погруженного в 1н. раствор KCl, равен 0,281 В. Средний ионный коэффициент активности Pb(NO3)2 в 0,01М растворе равен 0,69.

17.  Вычислите э. д.с. гальванического элемента, составленного из водородного электрода, погруженного в 0,02н. раствор серной кислоты и серебряного электрода, погруженного в 0,01М раствор нитрата серебра. Средний ионный коэффициент активности AgNO3 в 0,01М растворе равен 0,897; коэффициент активности иона водорода в растворе H2SO4 вычислите, используя уравнение Дебая-Хюккеля соответствующего приближения. Составьте схему гальванического элемента, напишите уравнения реакций, протекающих на электродах, и уравнение токообразующей реакции.

18.  Вычислите э. д.с. гальванического элемента

Zn | ZnSO4 || H2SO4 | H2,Pt

0,01М 0,005М

Средний ионный коэффициент активности ZnSO4 в 0,01М растворе равен 0,387. Коэффициент активности иона водорода в растворе H2SO4 вычислите, используя уравнение Дебая-Хюккеля соответствующего приближения. Составьте схему гальванического элемента, напишите уравнения реакций, протекающих на электродах, и уравнение токообразующей реакции.

19.  Вычислите э. д.с. гальванического элемента

Pt | Tl4+,Tl3+ || Sn4+,Sn2+ | Pt

Стандартный потенциал анода равен 0,04В. Отношения активностей окисленной и восстановленной форм в растворах электролитов равны: a(Tl4+) : a(Tl3+) =1 : 2; a(Sn4+) : a(Sn2+) =5 : 2.

20.  Представьте схему гальванического элемента, составленного из водородного и кислородного электродов, погруженных в раствор серной кислоты. В кислой среде на кислородном электроде протекает реакция O2 + 4H+ + 4e = 2H2O Напишите уравнение реакции, протекающей на втором электроде и уравнение токообразующей реакции. Установите зависимость э. д.с. цепи от давлений кислорода и водорода. Зависит ли э. д.с. цепи от pH раствора H2SO4?

3 Концентрационные системы (цепи)

без переноса и с переносом

1.  Рассчитайте при 298,2К э. д.с. концентрационной цепи, составленной из двух водородных электродов. Один электрод погружен в 0,001 моль∙л−1 раствор серной кислоты, другой − в 0,001 моль∙л−1 раствор гидроксида калия.

Давление водорода для первого электрода примите равным 9,57∙104 Па, для второго электрода − 1,1033∙105 Па. Какой из электродов имеет более отрицательный потенциал? Составьте схему концентрационной цепи.

2.  Рассчитайте при 298,2К э. д.с. концентрационной цепи, составленной из двух водородных электродов. Один электрод погружен в 0,001 моль∙л−1 раствор n-аминобензойной кислоты, другой − в 1 моль∙л−1 раствор бензойной кислоты.

Pt(H2) | n-H2N−C6H4COOH || C6H5COOH | (Н2)Pt

0,001 моль∙л−1 1 моль∙л−1

Константа диссоциации n-аминобензойной кислоты равна 1,4∙10−5, а бензойной кислоты 6,3∙10−5. Какой из электродов имеет более отрицательный потенциал? Составьте схему концентрационной цепи.

3.  Рассчитайте при 298,2К э. д.с. концентрационной цепи, составленной из двух водородных электродов. Один электрод погружен в 0,001 моль∙л−1 раствор уксусной кислоты, другой − в 1 моль∙л−1 раствор муравьиной кислоты.

Pt(H2) | CH3COOH || HCOOH | (Н2)Pt

0,001 моль∙л−1 1 моль∙л−1

Константы диссоциации уксусной и муравьиной кислот равны 1,8∙10−5 и 1,8∙10−4 соответственно. Какой из электродов имеет более отрицательный потенциал? Составьте схему концентрационной цепи.

4.  Рассчитайте при 298,2К э. д.с. концентрационной цепи, составленной из двух водородных электродов. Один электрод погружен в 0,001 моль∙л−1 раствор серной кислоты, другой − в 0,001 моль∙л−1 раствор гидроксида калия.

Pt (H2) | КOH || H2SO4 | (Н2)Pt

0,001 моль∙л−1 0,001 моль∙л−1

Давление водорода для первого электрода примите равным 9,57∙104 Па, для второго электрода − 1,1033∙105 Па. Какой из электродов имеет более отрицательный потенциал? Составьте схему концентрационной цепи.

5.  Рассчитайте при 298,2К э. д.с. концентрационной цепи, составленной из двух водородных электродов. Один электрод погружен в 0,1 М раствор уксусной кислоты, другой − в 0,01М раствор гидроксида аммония. Парциальное давление водорода равно 1 атм. КД(СН3СООН) = 1,8∙10−5; КД(NН4ОН) = 1,8∙10−5. Какой из электродов является анодом, а какой катодом? Составьте схему гальванического элемента.

6.  Концентрационная цепь составлена водородными электродами, погруженными в 0,2н. раствор HCl и раствор HCl неизвестной концентрации. Средние ионные коэффициенты активности электролитов равны 0,767 и 0,830 соответственно. Определите неизвестную концентрацию электролита, если э. д.с. цепи равна 0,033 В. Запишите схему цепи.

7.  Концентрационная цепь составлена магниевыми электродами, погруженными в 0,001н. и 2М растворы MgSO4. Средний ионный коэффициент активности электролита в 2М растворе равен 0,042. Вычислите коэффициент активности иона магния в 0,001н. растворе, если э. д.с. цепи равна 0,08 В. Запишите схему цепи.

8.  Концентрационная цепь составлена серебряными электродами, погруженными в 0,005н. раствор AgNO3 и раствор AgNO3 неизвестной концентрации. Средние ионные коэффициенты активности электролитов равны 0,925 и 0,536 соответственно. Определите неизвестную концентрацию AgNO3, если э. д.с. цепи равна 0,103 В. Запишите схему цепи.

9.  Концентрационная цепь составлена хлорид-серебряными электродами, погруженными в 0,001н. и 3,0 М растворы KCl. Запишите схему цепи и вычислите ее э. д.с., если средний ионный коэффициент активности 3,0 М раствора KCl равен 0,569. Коэффициент активности хлорид-иона в 0,001н. растворе KCl рассчитайте, используя уравнение Дебая-Хюккеля соответствующего приближения.

10.  В два стакана налито по 25 мл 0,1М раствора AgNO3. Растворы, соединили солевым мостиком, содержащим KNO3, и ввели в них одинаковые серебряные электроды. Э. д.с. цепи равна нулю. В один из стаканов добавили 10,0 мл раствора Pb(NO3)2, вследствие чего в цепи возникла э. д.с., равная 7,00 мВ.

Рассчитайте массовую долю примеси серебра в свинце, если раствор Pb(NO3)2 приготовлен растворением 10г свинца, загрязненного серебром в азотной кислоте. Примите, что коэффициенты активности растворов равны 1. Температура равна 298,2 К.

11.  Составьте схему и вычислите при 298,2К э. д.с. концентрационной цепи, в которой электродами служат цинковые амальгамы с активностями цинка соответственно 33,65∙10−4 и 11,3∙10−5, а электролитом − раствор хлорида цинка. Содержание цинка в амальгаме определяется его молярной долей.

12.  Составьте схему и вычислите при 298,2К э. д.с. концентрационной цепи, в которой электродами служат цинковые амальгамы с активностями цинка соответственно 3,37∙10−6 и 1,1∙10−7, а электролитом − раствор сульфата цинка. Содержание цинка в амальгаме определяется его молярной долей.

13.  Составьте схему и вычислите при 298,2К э. д.с. концентрационной цепи, в которой электродами служат кадмиевые амальгамы с активностями кадмия соответственно 4,3∙10−2 и 4,3∙10−3, а электролитом − раствор сульфата кадмия. Содержание кадмия в амальгаме определяется его молярной долей.

14.  Составьте схему и вычислите при 298,2К э. д.с. концентрационной цепи, в которой электродами служат кадмиевые амальгамы кадмия, а электролитом − раствор сульфата кадмия. Амальгамы кадмия приготовлены путем растворения соответственно 0,110 и 0,030 г кадмия в 150 г ртути. Коэффициенты активности кадмия в амальгамах примите одинаковыми. Как изменятся составы амальгам (молярные доли кадмия) и э. д.с. элемента после выработки 10 Кл электричества?

15.  Рассчитайте коэффициент активности серебра в амальгаме серебра с молярной долей серебра 0,5, если э. д.с. элемента

Ag, Hg | AgNO3(aq) | Hg, Ag

N(Ag) = 0,5 N(Ag) = 5∙10−4

при 298 К равна 0,156В. Коэффициент активности серебра в амальгаме серебра с молярной долей 5∙10−4 примите равным 1. Расставьте знаки электродов в элементе.

16.  Составьте схему и вычислите при 298,2К э. д.с. концентрационной цепи, в которой электродами служат цинковые амальгамы. Массовая доля цинка в одной амальгаме равна 0,1%, в другой 0,9%. Цинк в амальгаме находится в виде атомов. Коэффициенты активности цинка в обеих амальгамах примите равными 1.

17.  Э. д.с. элемента

Pt (H2) | KOH(aq) || HCl(aq) | (Н2)Pt

при 298 К составляет 0,707В. Электроды погружены в 0,1М растворы кислоты и щелочи. γ±(HCl) = 0,796. Вычислите средний ионный коэффициент активности в растворе KOH.

18.  Под каким давлением находится водород в левом полуэлементе, если э. д.с. цепи

Pt (H2) | HCl(aq) | (Н2)Pt

р(H2) = ? р(H2) = 1,013∙105 Па

при 298К равна 0,0059В.

19.  Под каким давлением находится хлор в правом полуэлементе, если э. д.с. цепи

Pt (Cl2) | HCl(aq) | (Cl2)Pt

р(Cl2) = 1,013∙105 Па р(Cl2) = ?

при 298К равна 0,0059В.

20.  Концентрационная цепь составлена водородными электродами, погруженными в растворы серной кислоты различной концентрации, причем катод является стандартным электродом. Изменяя активности участников электродного процесса в анодном пространстве, получите э. д.с. цепи 0,01 В. Запишите схемы цепей (не менее 3-х). Представьте расчеты э. д.с.

4 Диффузионный потенциал

1.  Рассчитайте диффузионные потенциалы на обеих границах растворов элемента:

(−) H2(Pt) | NaOH | NaCl | HCl | H2(Pt) (+)

0,01 моль∙л−1 0,01 моль∙л−1 0,01 моль∙л−1

Эквивалентные электропроводности растворов NaOH, NaCl и HCl при 291,2 К равны 370,0; 200,0 и 102,0 См∙м2∙моль−1 соответственно.

2.  Вычислите диффузионный потенциал на границе двух растворов AgNO3 при 291,2 К, если отношение средних активностей в этих растворах равно 10 и число переноса t (NO3−) = 0,53.