Задачи по теме «Электрохимическая термодинамика» (стр. 4 )

Для реакции

Сd  +  Hg2SO4  =  CdSO4  +  2Hg,

протекающей обратимо в гальваническом элементе, вычислите изменение энергии Гиббса, энтальпии и энтропии при 303 К, если зависимость э. д.с. от температуры описывается уравнением: E = 1,0183 − 4,06∙10−5(T − 298).

6 Определение термодинамических констант равновесия методом э. д.с.

Вычислите константу равновесия реакции

Cd  +  ZnSO4  =  Cd SO4  +  Zn

при 298,2 К, используя значения стандартных электродных потенциалов.

Вычислите константу равновесия реакции

Cu  +  2Ag+  =  2Ag  +  Cu2+

при 298,2 К, используя значения стандартных электродных потенциалов.

Пользуясь справочными данными, установите, осуществима ли практически при 298 К реакция

Ag  +  Fe3+  = Fe2+  +  Ag+.

Вычислите константу равновесия реакции при 298,2 К.

Вычислите константу равновесия реакции

2KMnO4  +  10FeSO4  +  8H2SO4  =  2MnSO4  +  5Fe2(SO4)3  + K2SO4  + 8H2O

при 298,2 К, используя значения стандартных электродных потенциалов.

Вычислите константу равновесия реакции, протекающей при 298,2 К в гальваническом элементе

Zn | Zn2+  ||  Ni2+  ||  Ni,

используя значения стандартных электродных потенциалов.

Вычислите константу равновесия реакции, протекающей при 298,2 К в гальваническом элементе

Sn | Sn2+  ||  Pb2+  ||  Pb,

используя значения стандартных электродных потенциалов. При каком соотношении активностей ионов металлов становится возможным самопроизвольное протекание обратной реакции?

Определите направление самопроизвольного протекания реакции

2Fe2+  +  Sn4+  =  Fe3+  +  Sn2+

на основании стандартных электродных потенциалов. Рассчитайте изменение энергии Гиббса и константу равновесия реакции. Составьте схему гальванического элемента, в котором протекает эта токообразующая реакция. Напишите уравнения полуреакций, протекающих на электродах этого элемента.

Определите направление самопроизвольного протекания реакции

2Co2+  +  [Fe(CN)6]3−  =  Co3+  +  +  [Fe(CN)6]4−

на основании стандартных электродных потенциалов. Рассчитайте изменение энергии Гиббса и константу равновесия реакции. Составьте схему гальванического элемента, в котором протекает эта токообразующая реакция. Напишите уравнения полуреакций, протекающих на электродах этого элемента.

Составьте схему гальванического элемента, в котором протекает токообразующая реакция: Ag+ + Br− = AgBr. Напишите уравнения полуреакций, протекающих на электродах этого элемента. Рассчитайте стандартную ЭДС элемента при 25єС, изменение энергии Гиббса и константу равновесия.
Составьте схему гальванического элемента, в котором протекает токообразующая реакция: Pb2+ + SO42− = PbSO4. Напишите уравнения полуреакций, протекающих на электродах этого элемента. Рассчитайте стандартную ЭДС элемента при 25єС, изменение энергии Гиббса и константу равновесия.
Константа равновесия реакции

2Cl2  + 2H2O  = O2  +  4Cl−  + 4H+

при 298,2 К равна 1,122∙109. Вычислите изменение энергии Гиббса и стандартную э. д.с. элемента, в котором обратимо протекает эта реакция.

Константа равновесия реакции

H2SO3  + 2H2  =  S  +  3H2O

при 298,2 К равна 2,177∙1030. Вычислите изменение энергии Гиббса и стан-дартный окислительно-восстановительный потенциал системы SO32−,H+,S | Pt.

Вычислите для стандартных условий при 298,2 К константу равновесия реакции:

H3AsO4  + 2I−  + 2H+ = НАsO2  + I2  + 2H2O.

При решении используйте таблицу стандартных электродных потенциалов. При каких условиях можно применить эту реакцию для определения арсенатов?

Э. д.с. элемента Cd | CdI2(aq) | AgI, Ag  при 298 К равна 0,286 В. Рассчитайте стандартный потенциал электрода Ag, AgI|I−(aI− = 1), используя значение произведения растворимости йодида серебра ПР(AgI) = 8,1∙10−17. Определите среднюю ионную активность йодида кадмия в растворе.
Электродвижущая сила цепи

Ag, AgBr(т) | KBr(aq) || AgNO3 |Ag

при 25°С равна 0,602В. Кажущиеся степени диссоциации AgNO3 и KBr в 0,1н. растворах соответственно равны 82 и 85%, а диссоциация AgBr принимается полной. Вычислите произведение растворимости и растворимость AgBr.

Э. д.с. элемента

Ag, AgSСN(т) | KSCN(aq) || AgNO3| Ag

при 298,2 К равна 0,5735 В. Электроды погружены в растворы солей с концентрациями 0,1 моль∙л−1. Средний ионный коэффициент активности раствора KSCN равен 0,769, а AgNO3 − 0,7334. Рассчитайте произведение растворимости AgSСN, считая, что элемент работает обратимо.

Э. д.с. элемента

Ag, AgI(т) | KI(aq) || AgNO3| Ag

при 298,2 К равна 0,762 В. Йодид-серебряный электрод погружен в 0,001М раствор йодида калия, средний ионный коэффициент активности которого в этом растворе равен 0,65. Серебряный электрод погружен в 0,001 М раствор нитрата серебра. Средний ионный коэффициент активности AgNO3 в этом растворе равен 0,98. Вычислите произведение растворимости йодида серебра.

Электродвижущая сила цепи

Ag, AgCl(т) | KCl(aq) || AgNO3 |Ag

при 25°С равна 0,400В. Электроды погружены в растворы солей с концентрациями 0,1 моль∙л−1. Средние ионные коэффициенты активности KCl и AgNO3 в указанных растворах равны соответственно 0,85 и 0,82. Вычислите произведение растворимости и растворимость AgCl.

Составьте схему гальванического элемента, в котором протекает процесс

Pb  +  CuBr2(aq)  =  PbBr2(т)  +  Cu.

Вычислите стандартную э. д.с. элемента и произведение растворимости PbBr2. Э. д.с. элемента при концентрации CuBr2 0,01моль∙л-1 равна 0,442В, а средний ионный коэффициент активности CuBr2 в этом растворе равен 0,707.

Вычислите произведение растворимости соли AgCl, если гальванический элемент, состоящий их двух серебряных электродов, погруженных в насыщенный раствор AgCl и 0,05М раствор AgNO3 при 298 К имеет э. д.с., равную 0,206В. Кажущаяся степень диссоциации 0,05М раствора AgNO3 равна 0,83.

7 Определение средних ионных коэффициентов активности

ЭДС гальванического элемента Zn | Zn2+ || Cl− | Cl2(Pt) при температуре 298 К равна 0,751 В. Моляльности растворов ZnSO4 и HCl равны 0,1. Средний ионный коэффициент активности раствора HCl равен 0,796. Вычислите средний ионный коэффициент активности раствора ZnSO4.
Вычислите величину диффузионного потенциала, возникающего на границе раздела растворов KCl и KOH одинаковой активности (а(KCl) = а(KOH) = 0,001). С какой стороны граница между этими растворами будет заряжена положительно? Подвижности ионов равны 64,3; 65,3 и 274,0 См∙м2∙моль−1 соответственно.
Электродвижущая сила цепи (Pt)H2 | HCl | AgCl, Ag  при 25°С равна 0,217В при концентрации раствора НСl 0,1 н. и парциальном давлении водорода 1 атм. Вычислите средний ионный коэффициент активности хлороводородной кислоты в водном растворе.
Вычислите средний ионный коэффициент активности серной кислоты в 0,05 М  растворе, если э. д.с. химической цепи  (Pt)H2 | H2SO4 | Hg2SO4,Hg(Pt) равна 0,7546 В.
При 298 К, концентрации HCl 0,50 моль∙кг-1 и давлении водорода 1 атм. э. д.с. элемента (Pt)H2| HCl | Hg2Cl2,Hg равна 0,318 В. Определите средний ионный коэффициент активности HCl.
Вычислите средний ионный коэффициент активности в 0,05 М растворе H2SO4, если э. д.с. элемента

(Pt)H2 | H2SO4 | Hg2SO4,Hg(Pt)

равна 0,7546 В.

Э. д.с. элемента

Zn | ZnSO4 |Hg2SO4,Hg,

1,48М

при 298 К равна 1,45 В. Пользуясь стандартными значениями электродных потенциалов, рассчитайте средний коэффициент активности ZnSO4 в данном растворе.

Вычислите средний ионный коэффициент активности HCl в 0,01М растворе, если при 298 К э. д.с. элемента

(Pt)H2 |  HCl  | AgCl, Ag

0,01М

равна 0,463 В.

Э. д.с. элемента

(Pt)H2 |  HCl  | AgCl, Ag

0,1М

при концентрации хлороводородной кислоты 0,1М равна 0,3524 В при 298 К. Вычислите средний ионный коэффициент активности HCl в этом растворе.

Определите средний ионный коэффициент активности H2SO4 в 0,1 М растворе, если при 298 К э. д.с. элемента

(Pt)H2 |  H2SO4  | Hg2SO4,Hg

0,1М

равна 0,737 В.

Вычислите средний ионный коэффициент активности H2SO4 в 0,5М растворе, если при 298 К э. д.с. элемента

(Pt)H2 |  H2SO4  | Hg2SO4,Hg

0,5М

равна 0,6744 В.

Определите средний ионный коэффициент активности H2SO4 в 2,0 М растворе, если при 298 К э. д.с. элемента

(Pt)H2 |  H2SO4  | Hg2SO4,Hg

2,0М

равна 0,650 В.

Э. д.с. цепи

Cd | CdBr2(aq) | HgBr2,Hg

при 298 К и концентрации бромида кадмия 0,0117 моль∙л−1 равна 0,72 В. Вычислите средний ионный коэффициент активности CdBr2 в этом растворе.

Э. д.с. цепи

Cd | CdBr2(aq) | HgBr2,Hg

при 298 К и концентрации бромида кадмия 0,0029 моль∙л−1 равна 0,75 В. Вычислите средний ионный коэффициент активности CdBr2 в этом растворе.

Э. д.с. цепи

Сd | CdI2(aq) | AgI, Ag

при 298 К и концентрации йодида кадмия 0,0098 моль∙л−1 равна 0,442 В. Вычислите средний ионный коэффициент активности CdI2 в этом растворе.

Э. д.с. цепи

Сd | CdI2(aq) | AgI, Ag

при 298 К и концентрации бромида кадмия 0,202 моль∙л−1 равна 0,399 В. Вычислите средний ионный коэффициент активности CdI2 в этом растворе.

Экспериментальное значение э. д.с. цепи

(Pt)H2 | HBr(aq) | AgBr, Ag

при 298 К и концентрации бромоводородной кислоты 0,00372 моль∙л−1 равно 0,362 В. Вычислите средний ионный коэффициент активности CdBr2 в этом растворе по экспериментальным данным и по уравнению Дебая-Хюккеля соответствующего приближения. Сравните полученные результаты.

Э. д.с. цепи

Tl | Tl2SO4(aq) | Hg2SO4,Hg

при 298 К и концентрации сульфата таллия 0,005 моль∙л−1 равна 1,015 В. Вычислите средний ионный коэффициент активности Tl2SO4 в этом растворе.

Э. д.с. цепи

Tl | Tl2SO4(aq) | Hg2SO4,Hg

при 298 К и концентрации сульфата таллия 0,052 моль∙л−1 равна 1,069 В. Вычислите средний ионный коэффициент активности Tl2SO4 в этом растворе.

Э. д.с. элемента

(Pt)H2 |  HCl  | AgCl, Ag

0,1М

при 298 К равна 0,3521 В. Э. д.с. этого элемента при использовании в качестве растворителя смеси воды и этанола с молярными долями 0,5 равна 0,3279 В. Определите отношение коэффициентов активности хлороводородной кислоты в смеси воды и этанола и в чистой воде.

Литература

1. Сборник задач по теоретической электрохимии: Учеб пособие для вузов / , , ; Под ред. − М.: Высш. шк., 1982. − 160с.

2. , , Кудряшов примеров и задач по физической химии. Учеб. пособие для химико-технологич. вузов. Изд. 4-ое, доп. и перераб. − М.: Высш. шк., 1976. − 381 с.

3. Сборник задач по электрохимии : учеб. пособие для вузов/  , л. с. Анисимова, и др.; Под ред . − М.: Высш. шк., 2003. − 143с.