Задачи с решениями

1.2 Задачи с решениями

1. Удельная электрическая проводимость 0,135 моль/л раствора пропионовой кислоты С₂Н₅СООН равна 4,79^.10^-2 Ом^-1.м^-1. Рассчитайте эквивалентную электрическую проводимость раствора, константу диссоциации кислоты и рН раствора, если предельные подвижности Н⁺ и С₂Н₅СОО^- равны 349,8 Ом^.см²/моль и 37,2 Ом^.см²/моль соответственно.

Решение: l_∞ = 349,8 + 37,2 = 387,0 Ом^-1.см²/моль; l = = c^.1000/с = 4,79^.10^-2 Ом^-1.м^-1/0,135 моль^.л^-1 = 3,55. a = l/l_∞ = = 3,55/387,0 = 0,009. К_д = (a^2.с)/(1-a) = (0,009^2.0,135)/(1–0,009) = = 1,15^.10⁵, [Н⁺] = a^.с = 1,24^.10^-3 моль/л. рН = – lg [Н⁺] = 2,91.

Ответ: l = 3,55 Ом^-1.см²/моль; a = 0,009; К_д =1,15^.10^-5 моль/л; рН = 2,91.

2. Для раствора КС1 концентрации 0,01 моль/л удельное сопротивление r = 709,22 Ом^.см. Вычислите удельную (c) и эквивалентную (l ) электрические проводимости.

Решение. Удельную электрическую проводимость вычисляем по уравнению (1.2): c = 1/709,22 = 1,41^.10^-3 = = 0,141. Эквивалентная электрическая проводимость согласно уравнению (1.3) выражается уравнением l = 0,141/0,0 = 0,0141; l = 0,141^.10^-1.

Ответ: c = 0,141 Ом^-1.м^-1; l = 1,41^.10^-2 Ом^-1.моль^-1.м².

3. Вычислите эквивалентную электрическую проводимость уксусной кислоты при бесконечном разведении, при 298 К, если электрические проводимости НС1, NаСООСН₃, NaCl равны 0,0426; 0,0091; 0,0126 Ом^-1.моль^-1.м² соответственно.

Решение. Составляем систему уравнений согласно (1.5):

l_∞,HCl = l_∞,H⁺ + l_∞,Cl^- = 0,0426 Ом^-1.моль^-1.м² (1), l_∞,CH3COOH = = l_∞,Na⁺+l_∞,CH3COO^- = 0,091 Ом^-1.моль^-1.м² (2), l_∞,NaCl = l_∞,Na⁺ + + l_∞,Cl^- = 0,0126 Ом^-1.моль^-1.м² (3). Согласно соотношению (1.5) складываем уравнения (1) и (2), вычитаем из них уравнение (3) и получаем

l_∞,НС1 + l_{∞,СН3СООNа} – l_∞,NaС1 = l_Н⁺ + l_СН3СОО^- = l_{0,СН3СООН} = = 0,0426 + 0,0091 – 0,0126 = 0,0391.

Ответ: l = 0,0391 Ом^-1.моль^-1.м².

4. Для бесконечно разбавленного раствора NН₄С1 при 298,2 К число переноса катиона t₊ = 0,491. Вычислите электрическую подвижность и абсолютную скорость движения аниона С1^-; l_∞, = 0,0150 Ом^-1.моль^-1.м².

Решение. Согласно уравнениям (1.9 и 1.10) l_- = = l_∞^.(1 – t₊) = 0,015.(1-0,491) = 0,00763 Ом^-1.моль^-1.м². Абсолютную скорость движения v_-⁰ рассчитываем по уравнению (1.7): v_-⁰ = 0,00763 / 9,65^.10⁴ = 7,91^.10^-8.

Ответ: v_-⁰ = 7,91^.10^-8 м²/(с^.В).

5. При электролизе раствора AgNO₃на катоде выделилось 0,5831 г серебра, убыль AgNO₃ в катодном пространстве составила 2,85^.10^-3 моль. Определите числа переноса t_- и t₊ для нитрата серебра.

Решение. Убыль серебра в катодном пространстве Dс_к и общая убыль AgNO₃ в растворе Dс, соответствующая количеству серебра, выделившегося на катоде, должны быть выражены в одних и тех же единицах. Находим число молей серебра, выделившегося на катоде: Dс = Dn = m/M =0,5831/107,9=5,4^.10^-3 моль. Подставим в уравнение (1.13) и получим t_- =2,85^.10^-3/5,4^.10^-3 = = 0,528; t₊ = 1 – t_- = 0,472.

Ответ: t_- = 0,528; t₊ = 0,472.

6. Для 0,1 М раствора Cr₂(SO₄)₃ вычислите среднюю ионную моляльность, активность, общую активность электролита и активности ионов SO₄^2- и Cr³⁺ при 298 К.

Решение. Среднюю ионную моляльность вычисляем по уравнению

m_± = m (n₊ⁿ⁺n_-^n-)^1/n = (2^2.3³)^1/5. 0,1 = 0,255. Среднюю ионную активность вычисляем по уравнению а_±= m_±^. g_±^.(g_±= 0,0458 = = 0,255^.0,0458=0,0177. Общую активность электролита а вычисляем по уравнению а = (а_±)ⁿ = (0,0177)⁵ = 2,17^.10¹⁰. Ионные моляльности m и m рассчитаем по уравнениям: m= = m^.n= 0,1^.3 = 0,3; m = m^.n  = 0,1^.2 = 0,2; активности аниона и катиона определяем по уравнениям а= g х х m= 0,3^.0,0458 = 0,0137; a= g^. m= = 0,2^.0,0458 = 0,0092.

Ответ: m_±=0,255 моль/1000 г; g_±=0,0177; a=2,17^.10¹⁰ моль/л; m 0,3 моль/1000г; m=0,2 моль/1000 г; a= =0,0137 моль/л; a=0,0092 моль/л.

7. Определите ионную силу I раствора, содержащего 0,001 моль Н₂SO₄ и 0,002 моль MgSO₄ на 1000 г воды при 298 К.

Решение. Согласно уравнению (1.30): I = 0,5^.(m^..z₊² + +m^..z_-^2- + m^..z₊²+ m^..z_-²). Моляльности ионов определяем по уравнению (1.30). Тогда ионная сила I=1/2^.(2^.0,001^.1²+0,001^.2²+0,002^.2²+0,002^.2²) = 0,011.

Ответ: I = 0,011.

8. Удельная электрическая проводимость с = 5%-го раствора нитрата магния при 18 ^оС равна 4,38 Ом^-1.м^-1, а его плотность – 1,038 г^.см^-3. Рассчитайте эквивалентную электрическую проводимость раствора λ и кажущуюся степень диссоциации соли в растворе. Подвижности ионов Mg²⁺ и NO₃^- при 18 ^оС равны 44,6 и 62,6 Ом^-1.см^2.моль^-1.

Решение. М = с^.r/М = 0,05^.1,038/148^.1000 = = 0,70 моль^.л^-1; l = c/(с^.1000) = 4,38/(0,70^.1000) = = 6,25^.10^-3; l_∞= 44,6 + 62,6 =107,2 Ом^-1.см^2.моль^-1; a = l/l_∞ = 62,5/107,2 = 0,583.

Ответ: l = 62,510^-3 Ом^-1.м^2.моль^-1; a = 0,583.

1.3 Задачи для самостоятельного решения

1. Константа диссоциации масляной кислоты С₃Н₇СООН равна 1,5^.10^-5. Вычислите степень ее диссоциации в 0,005 М растворе.

2. Чему равна концентрация ионов водорода в водном раст-воре муравьиной кислоты, если α = 0,03?

3. Вычислите ионную силу и активность ионов в растворе, содержащем 0,01 моль/л Ca(NO₃)₂ и 0,01 моль/л CaCl₂.

4. Рассчитайте активность электролита а и среднюю ионную активность а_± в растворе CaCl₂ при 25 ^оC, если средний ионный коэффициент активности γ_± = 0,518, а молярная концентрация m = 0,1.

5. Для реакции диссоциации муравьиной кислоты: НСООН ↔ Н⁺ + НСОО^- дана зависимость константы от температуры: lgК_Д = -1342,85/Т + 5,2743 – 0,0152^.T. Вычислите теплоту диссоциации муравьиной кислоты в разбавленном вод-ном растворе.

6. Определите температуру, при которой диссоциация му-равьиной кислоты в водном растворе максимальна. Уравнение зависимости константы диссоциации НСООН от температуры приведено в предыдущей задаче.

7. Рассчитайте удельную электрическую проводимость абсолютно чистой воды при 25 ^оС. Ионное произведение воды при этой температуре равно 1^.10^-14.

8. Эквивалентные электрические проводимости бесконечно разбавленных растворов KCl, KNO₃, и AgNO₃ при 25 ^оС равны соответственно 149,9, 145,0 и 133,4 Ом^-1.см^2.моль^-1. Какова эквивалентная электрическая проводимость бесконечно разбавленного раствора AgCl при этой температуре?

9. Удельная электрическая проводимость 4 % -го водного раствора Н₂SO₄ при 18 ^оС равна 0,168 Ом^-1.см^-1, плотность раствора равна 1,026 г/см³. Рассчитайте эквивалентную электри-ческую проводимость этого раствора.

10. Для 0,01 молярного раствора KCl удельное сопротивление равно 709,22 Ом^.см. Вычислите удельную и эквивалентную электрические проводимости.

11. Какую долю общего тока переносит ион Li⁺ в водном растворе LiBr при 25 ^оС?

12. Эквивалентная электрическая проводимость раствора уксусной кислоты молярной концентрации 1,59^.10^-4 моль^.л^-1 при 25 ^оС равна 12,77 Ом^-1.см^2.моль^-1. Рассчитайте константу диссо-циации кислоты и рН раствора.

13. Для бесконечно разбавленного раствора NH₄Cl при 298,2 К число переноса катиона t₊ = 0,491. Вычислите электро-литическую подвижность и абсолютную скорость движения аниона Cl^-; λ_∞(NH₄Cl) = 0,015 Ом^-1.моль^-1.м².

14. При электролизе раствора AgNO₃ на катоде выделилось 0,5831 г серебра, убыль AgNO₃ в анодном пространстве соста-вила 2,85^.10^-3 моль. Определите числа переноса t₊ и t_- для AgNO₃.

15. При электролизе раствора AgNO₃ c серебряными электродами увеличение количества соли в анодном про-странстве составило 0,0625 г. Чему равна убыль соли, г, в катодном пространстве?

Похожие работы

Самоорганизация ион-проводящих структур при протекании электрохимических процессов на фазовых переходах, включающих серосодержащие компоненты

Скачать

36243

0

0

... параметров ионного и электронного транспорта в переходных слоях интерфазы. 4. Принципы создания твердофазных электрохимических преобразователей энергии и информации. 5. Гипотеза о самоорганизации переходных ион-проводящих структур при протекании электрохимических и химических процессов на фазовых границах. Определяющую роль матричных структур в твердофазных электродных реакциях. ...

Термодинамика химической и электрохимической устойчивости сплавов системы Ni-Si

Скачать

40258

13

12

... устойчивость металлов и сплавов определяется их стойкостью к коррозии в водной среде. Лучшим способом представления термодинамической информации о химической и электрохимической устойчивости металлических систем в водных растворах являются диаграммы рН-потенциал. Впервые такие диаграммы в системе элемент-вода для чистых металлов при температуре 250С были построены Марселем Пурбе и использованы им ...

Исследование физико-химической сущности коррозионных процессов для обоснования методов защиты металлов от коррозии

Скачать

29834

1

0

... агрессивных средах и при наличии различных сопутствующих физических факторов; 3. Определить методы применения противокоррозионных защитных покрытий, в первую очередь лакокрасочных. Обзорно-аналитическая часть Характеристика коррозионных процессов Коррозия металлов - разрушение металлов вследствие физико-химического воздействия внешней среды, при этом металл переходит в окисленное (ионное) ...

Механизм и кинетика переходных процессов на межфазных границах электрохимических преобразователей энергии на основе низкотемпературных твердых электролитов

Скачать

51477

0

0

... не менее пяти циклов разряд – заряд глубиной 250 Кл/см2. Основные результаты и выводы Настоящая работа обобщает результаты комплексного исследования механизма и кинетики электродных процессов в ионной и электронной подсистемах в низкотемпературных твердых электролитах с использованием импульсных методов. Важнейшим результатом работы является получение новых и уточнение полученных другими исс