Задачи по теме «Электрохимическая термодинамика» (стр. 1 )

Министерство образования и науки РФ

Государственное бюджетное образовательное учреждение

высшего образования

Новгородский государственный университет имени Ярослава Мудрого

Институт сельского хозяйства и природных ресурсов

__________________________________________________________

Кафедра фундаментальной и прикладной химии

ЗАДАЧИ ПО ТЕМЕ

«ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКАЯ

ТЕРМОДИНАМИКА»

Великий Новгород

2015

1 Электродные потенциалы

Рассчитайте потенциал хромового электрода, погруженного в раствор, содержащий 16,5 г CrCl3, 11,9 г Cr(NO3)3 и 2,29 г Cr(CH3COO)3 Коэффициент активности иона Cr3+ рассчитайте, используя уравнение Дебая-Хюккеля соответствующего приближения.
Рассчитайте потенциал медного электрода, погруженного в раствор, содержащий по 0,1 эквивалента CuSO4 и K2SO4 в 1 л, при 298,2 К. Коэффициент активности иона меди рассчитайте, используя уравнение Дебая-Хюккеля соответствующего приближения.
Вычислите потенциал медного электрода в растворе, содержащем 0,16 г CuSO4 в и 0,31 г NiSO4 в 200 см3 воды. Коэффициент активности иона меди рассчитайте, используя уравнение Дебая-Хюккеля соответствующего приближения.
Цинковый электрод погружен в 0,01М раствор сульфата цинка. Вычислите, насколько изменится потенциал цинкового электрода, если раствор ZnSO4 разбавить в 10 раз. Коэффициенты активности иона цинка в 0,01М и 0,001М растворах рассчитайте, используя уравнение Дебая-Хюккеля соответствующего приближения.
Вычислите потенциал алюминиевого электрода, погруженного в раствор объемом 500 см3, содержащий 3,42г Al2(SO4)3 и 0,049г H2SO4. Коэффициент активности иона алюминия рассчитайте, используя уравнение Дебая-Хюккеля соответствующего приближения.
Вычислите потенциал серебряного электрода, погруженного в раствор объемом 400 см3, содержащий 1,7 г AgNO3 и 3,34 г AgCH3COO. Коэффициент активности иона серебра рассчитайте, используя уравнение Дебая-Хюккеля соответствующего приближения.
Рассчитайте потенциал хлорид-серебряного электрода в растворе HCl c концентрацией 0,01 моль∙л−1 и в растворе КCl с концентрацией 0,3 моль∙л−1 при 298,2 К. Коэффициенты активности хлорид-иона рассчитайте, используя уравнение Дебая-Хюккеля соответствующего приближения.
Рассчитайте потенциал каломельного электрода в растворе HCl c концентрацией 0,001 моль∙л−1 и в растворе ZnCl2 с концентрацией 0,005 моль∙л−1 при 298,2 К Коэффициенты активности хлорид-иона рассчитайте, используя уравнение Дебая-Хюккеля соответствующего приближения.
Рассчитайте потенциал ртутно-сульфатного электрода при 298,2 К в растворе H2SO4 с концентрацией 0,05 моль∙л−1. Коэффициент активности сульфат-иона рассчитайте, используя уравнение Дебая-Хюккеля соответствующего приближения.
В 200 г воды содержится 2,4074 г сульфата магния. Вычислите средний ионный коэффициент активности электролита в этом растворе при 298К.
Вычислите активность ионов кобальта Co2+ в растворе CoCl2 при 298 К, если потенциал кобальтового электрода в этом растворе  −0,308В.
Вычислите активность ионов хрома Cr3+ в растворе CrCl3 при 298 К, если потенциал хромового электрода в этом растворе  −0,71В.
Вычислите активность ионов железа Fe2+ в растворе FeCl2 при 298 К, если потенциал электрода Fe2+/Fe в этом растворе  −0,478 В.
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.
Определите активность кадмия в амальгаме, если потенциал электрода Сd2+|Cd(Hg), погруженного в 2,08%-ный раствор CdSO4, равен стандартному потенциалу кадмиевого электрода. Коэффициент активности иона кадмия рассчитайте, используя уравнение Дебая-Хюккеля соответствующего приближения.
Как изменится потенциал кислородного электрода, если концентрация ионов водорода в растворе электролита изменится от 0,0001М до 0,01М, а вместо кислорода использовать воздух (ц(О2) = 0,2095%). Давление кислорода и воздуха равно 1атм. Коэффициенты активности иона водорода рассчитайте, используя уравнение Дебая-Хюккеля соответствующего приближения.
Каково должно быть отношение активностей ионов Fe3+ и Fe2+, чтобы потенциал окислительно-восстановительного электрода Fe3+,Fe2+| Pt был равен стандартному потенциалу электрода C2+,Cu+| Pt,?
Потенциал окислительно-восстановительного электрода Fe3+,Fe2+| Pt был равен 0,70В. В результате протекания окислительно-восстановительной реакции значение потенциала повысилось до 1,00 В. Во сколько раз изменилось отношение активностей ионов Fe3+ и Fe2+?
Вычислите потенциал окислительно-восстановительного электрода Cr2O72−,Cr3+,H+| Pt в растворе K2Cr2O7 объемом 25 мл с концентрацией 0,5 моль∙л−1 к которому прилили 1 мл концентрированной серной кислоты (щ = 96%, плотность 1,84 г∙мл−13,0 М растворы KCl.). Коэффициенты активности дитхромат-иона и иона водорода рассчитайте, используя уравнение Дебая-Хюккеля соответствующего приближения. Активность иона Cr3+ примите равной 0,01 моль∙л−1.
Вычислите потенциал окислительно-восстановительного электрода MnO4−,Mn2+,H+| Pt, в 0,05н. растворе KMnO4, если к 10 мл этого раствора прилили 10 мл 2н. раствора серной кислоты. Коэффициенты активности перманганат-иона и иона водорода рассчитайте, используя уравнение Дебая-Хюккеля соответствующего приближения. Активность иона Mn2+ примите равной 0,01 моль∙л−1.

2 Химические системы (цепи) без переноса и с переносом

Вычислите равновесный потенциал йода, если э. д.с. цепи

Pt, Н2 | HI(aq) | I2(тв),Pt

0,001н.

при 298К равна 0,894 В. Средний ионный коэффициент активности в растворе йодоводородной кислоты примите равным 1. Составьте уравнения реакций, протекающих на электродах, и уравнение токообразующей реакции.

Вычислите равновесный потенциал брома, если э. д.с. цепи

Pt, Н2 | HBr(aq) | Br2(ж, Pt

0,001н.

при 298К равна 1,425 В. Средний ионный коэффициент активности в растворе бромоводородной кислоты примите равным 1. Составьте уравнения  реакций, протекающих на электродах, и уравнение токообразующей реакции.

Э. д.с. электрохимической цепи

Pt, Н2 | HBr(aq) | Br2(ж),Pt

0,04М

равна 1,287 В при 298К. вычислите стандартный потенциал  электрода, если средний ионный коэффициент активности HBr в 0,0М растворе равен 0,879. Составьте уравнения реакций, протекающих на электродах, и уравнение токообразующей реакции.

Э. д.с. электрохимической цепи

Hg, Hg2Cl2, | KCl(aq) || AgNO3 (aq) | Ag

  0,1М  0,1М

при 298К равна 0,399 В. Определите стандартный потенциал серебряного электрода, если потенциал каломельного электрода, погруженного в 0,1М раствор KCl, равен 0,334 В. Средний ионный коэффициент активности AgNO3 в 0,1М растворе равен 0,77.

д.с. гальванического элемента

Hg, Hg2Cl2, | KCl(aq) || AgNO3 (aq) | Ag

1н.  3М

при 298 К. Потенциал каломельного электрода, погруженного в 1н. раствор KCl, равен 0,282 В. Средний ионный коэффициент активности AgNO3 в 3 М растворе равен 0,252.

Вычислите э. д.с гальванического элемента

Zn | ZnCl2(aq) | AgCl, Ag.

0,0102 М

Средний ионный коэффициент активности ZnCl2 в указанном растворе равен 0,714. Составьте уравнения реакций, протекающих на электродах, и уравнение токообразующей реакции.

Опытное значение э. д.с. элемента, состоящего из хлорид-серебряного и водородного электродов, погруженных в 0,1М раствор HCl, равно 0,3516 В при давлении водорода 9,709∙104 Па. Средний ионный коэффициент активности 0,1М раствора HCl равен 0,796. Вычислите стандартную э. д.с. элемента.
Вычислите э. д.с. элемента, состоящего из хлорид-серебряного и водородного электродов, погруженных в 0,01М раствор HCl. Давление водорода равно 1,013∙105 Па. Средний ионный коэффициент активности 0,01М раствора HCl равен 0,904.
Вычислите э. д.с. цепи

Pt, Н2 | HCl(aq) | Cl2,Pt,

если: а) концентрация HCl равна 1,0 М и парциальные давления газов равны 1,013∙105 Па; б) концентрация HCl равна 0,1 М и парциальные давления газов равны 1,013∙104 Па. Средний ионный коэффициент активности HCl в 1,0 М и 0,1 растворах равен 0,809 и 0,796 соответственно.

Вычислите э. д.с. цепи

Pt, H2 | H2SO4(aq) || HgSO4(aq) | Hg,

в которой электролитом является 2М раствор серной кислоты. Давление водорода равно 1,013∙105 Па, а средний ионный коэффициент активности раствора H2SO4 с указанной концентрацией равен 0,128. Составьте уравнения реакций, протекающих на электродах, и уравнение токообразующей реакции.

Определите активность ионов кадмия в 0,025 М растворе CdCl2, если э. д.с. элемента

Cd | CdCl2(aq) || KCl(aq)| | Hg2Cl2,Hg

0,025М  0,1М

при 298 К равна 0,824 В. Составьте уравнения электродных полуреакций и уравнение токообразующей реакции. Потенциал каломельного электрода, погруженного в 0,1М раствор KCl, равен 0,334 В.

Вычислите э. д.с. элемента

Pb, PbSO4 | H2SO4(aq) | H2,Pt

при концентрациях раствора серной кислоты 0,01 моль∙л−1 и 1 моль∙л−1. Средние ионные коэффициенты активности раствора H2SO4 в растворах с указанной концентрацией равны 0,544 и 0,132 соответственно.

д.с. гальванического элемента

Zn | ZnSO4 | PbSO4,Pb

при 298 К при концентрации ZnSO4, равной 0,1 М. Средний ионный коэффициент активности ZnSO4 в 0,1 М растворе равен 0,150.

Э. д.с. гальванического элемента

Zn | ZnSO4 | PbSO4,Pb

при 298 К равна 0,566 В при концентрации ZnSO4, равной 0,005 М. Составьте уравнения электродных полуреакций и уравнение токообразующей реакции. Определите стандартную э. д.с. цепи, считая средний ионный коэффициент активности ZnSO4 равным 0,488.

Вычислите стандартный потенциал каломельного электрода при 298 К, если э. д.с. цепи

Pt, H2  |  HCl(aq)|  |  Hg2Cl2,Hg

Р = 2атм.  0,1М

равна 0,339В. Средний ионный коэффициент активности HCl в 0,1М растворе равен 0,796.

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.

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.
Вычислите э. д.с. гальванического элемента

Zn | ZnSO4 || H2SO4 | H2,Pt