электролит проводимость потенциал кинетика
1. Гальванический элемент состоит из металлического цинка, погруженного в 0,1 М раствор нитрата цинка, и металлического свинца, погруженного в 0,02 М раствор нитрата свинца. Вычислите ЭДС элемента.
Решение. Чтобы определить ЭДС элемента, необходимо вычислить электродные потенциалы. Для этого из табл. [8], берем значения стандартных электродных потенциалов систем Zn 2+ |Zn (-0,76 В) и Pb 2+ |Pb (-0,13 В), а затем рассчитываем значение ц по уравнению Нернста: цZn/Zn 2+ = -0,76+(0,059 . lg0,1)/2 = =-0,79 В, цPb/Pb 2+ =-0,13+(0,059 . lg0,02)/2=-0,18 В. Находим ЭДС элемента: Е = ц Pb/Pb 2+ — ц Zn/Zn 2+ = -0,18+0,79 = 0,61.
Ответ:0,61 В.
2. Вычислите потенциал серебряного электрода в насыщенном растворе AgBr (ПР = 6.10-13), содержащем, кроме того, 0,1 моль/л бромида калия.
Решение. Запишем уравнение Нернста для системы Ag + |Ag: ц = ц 0 + 0,059 . lg[Ag + ]. Значение ц 0 для этой системы составляет 0,8 В (табл. [8]). Поскольку бромид калия полностью диссоциирован, то [Br — ]=0,1 моль/л. Отсюда находим концентрацию ионов серебра: [Ag + ] = ПРAgBr /[Br — ] = 6 . 10 -13 /0,1 = = 6 . 10 -12 моль/л. Теперь подставляем значения ц 0 и [Ag + ] в уравнение электродного потенциала: ц = 0,8 + 0,059 . lg(6•10 -12 ) = = 0,14.
Потенциометрические определения.
3. Вычислите активность ионов Н+ в растворе, в котором потенциал водородного электрода равен 82 мВ.
Решение. Из уравнения ц = -0,059рН находим: рН = = 0,082/0,059 = 1,39. Следовательно, аН+ = 0,041.
Ответ: аН+ = 0,041 моль/л.
4. Рассчитайте стандартный электродный потенциал пары Cu2+|Cu+ по следующим данным: ц0Cu2+|Cu = 0,337 В, ц0Cu+|Cu = = 0,521 В.
Решение. Для реакции Cu 2+ + 2е = Cu, ДG 0 = -nFЕ 0 = = ?2 . 96485 . 0,337 = ?65031 Дж . моль- 1 . Для реакции Cu + + е = Cu, ДG 0 = ?96485 . 0,521 = ?50269 Дж . моль -1 . Вычитая из первой реакции вторую, получим Cu 2+ + е = Cu + и, следовательно, ДG 0 = = ?14762 Дж . моль -1 , откуда Е 0 = 0,153.
Ответ: Е 0 = 0,153 В.
5. ДН реакции Pb + Hg2Cl2 = PbCl2 + 2Hg, протекающей в гальваническом элементе, равно ?94,2 кДж/моль при 298,2 К. ЭДС этого элемента возрастает на 1,45.10-4 В при повышении температуры на 1 К. Рассчитайте ЭДС элемента и ДS при 298,2 К.
Решение. = 2,96485 . 1,45 . 10 -4 = = 28,0. ДG = ДН — ТДS = nFE, откуда E = ? (ДН — ТДS)/nF = = 0,5314.
Ответ: ДS = 28,0 Дж/(моль . К); E = 0,5314 В.
6. Рассчитайте константу равновесия реакции Cd2+ + Zn = = Zn2+ + Cd, если ц0Cd2+/Cd = -403 В; ц0Zn2+/Zn = -0,763 В.
Р е ш е н и е. Константу равновесия вычисляем по уравнению: (ц 0 2 — ц 0 1) . n/0,0592. После подстановки данных получим = 12,16. Откуда К = 1,45 . 10 12 .
Ответ: К = 1,45 . 10 12 .
Задачи для самостоятельного решения
1. Гальванический элемент состоит из серебряного электрода, погруженного в 2 М раствор AgNO3, и стандартного водородного электрода. Напишите уравнения электродных процессов и суммарной реакции, происходящей при работе элемента. Определите его ЭДС.
Измерение потенциала «труба-земля», CP potential measurement
2. Рассчитайте электродные потенциалы магния в растворе его соли при концентрациях иона Mg 2+ , равной 0,1; 0,01 и 0,001 моль/л.
3. Вычислите потенциал свинцового электрода в насыщенном растворе PbBr2, если [Br — ] = 1 моль/л, а ПРPbBr2+= 9,1 . 10 -6 .
4. Гальванический элемент составлен из стандартного цинкового электрода и хромового электрода, погруженного в раствор, содержащий ионы Cr 3+ . При какой концентрации ионов Cr 3+ ЭДС этого элемента окажется равной 0?
5. ЭДС гальванического элемента, составленного из 2 водородных электродов, равна 272 мВ. Чему равен рН раствора, в который погружен анод, если катод погружен в раствор с рН = 3?
6. Рассчитайте константу равновесия реакции диспропорционирования 2 Cu + + Cu 2+ + Cu при 25 о C.
7. Рассчитайте константу равновесия реакции ZnSO4 + Cd = = CdSO4 + Zn при 25 о С по данным о стандартных электродных потенциалах.
8. Рассчитайте потенциал водородного электрода в чистой воде при 25 о С.
9. ЭДС элемента, в котором обратимо протекает реакция 0,5 Hg2Cl2 + Ag = AgCl + Hg, равна 0,456 В при 298 К и 0,439 В при 293 К. Рассчитайте ДG, ДH и ДS реакции.
10. Значение ДН реакции Pb + 2 AgCl = PbCl2 + Ag, протекающей в гальваническом элементе, — 105,1 кДж/моль. ЭДС этого элемента равна 0,4901 В при 298,2 К. Рассчитайте ЭДС элемента при 293,2 К.
11. Вычислите полезную работу реакции Ag + 0,5Cl2 = AgCl, используя данные о нормальных электродных потенциалах, если Р= 101,3 кПа, Т = 298 К.
12. Температурный коэффициент элемента, работающего за счет реакции: Pb + Hg2Cl2 = PbCl2 + 2 Hg, = 1,45 . 10 -4 В/К. Определите количество теплоты, выделяющейся (поглощающейся) при работе элемента и сопоставьте полученное значение с тепловым эффектом, рассчитанным по следствию из закона Гесса.
13. Для гальванического элемента, в котором протекает реакция Hg2SO4 + Pb = PbSO4 + 2Hg вычислите ЭДС при 298 К и температурный коэффициент , используя данные таблиц стандартных термодинамических величин.
14. Рассчитайте потенциал серебряного электрода, опущенного в насыщенный раствор AgI, по данным о произведении растворимости соли и нормальном электродном потенциале серебра.
15. Определите ЭДС гальванического элемента, представленного: Ag|AgNO3 (0,001 М)||AgNO3 (0,1 M)|Ag. В каком направлении будут перемещаться электроны во внешней цепи при работе этого элемента?
Источник: studbooks.net
Потенциометрическими измерениями найдено, что потенциал серебряного электрода, опущенного в раствор, содержащий ионы Ag+, относительно
Потенциометрическими измерениями найдено, что потенциал серебряного электрода, опущенного в раствор, содержащий ионы Ag+, относительно стандартного водородного электрода оказался равным +0,622 В. Рассчитайте молярную концентрацию ионов серебра в растворе. Дано: Е(Ag+/Ag0) = +0,622 В. Найти: СМ(Ag+) — ?
Потенциал электрода вычисляют по уравнению Нернста:
E(Ag+/Ag0) = E0(Ag+/Ag0) + 0,059∙lgСМ(Ag+),
где E(Ag+/Ag0) – потенциал, измеренный в исследуемом растворе, 0,622 В;
E0(Ag+/Ag0) – стандартный электродный потенциал, равен 0,799 В;
СМ(Ag+) – молярная концентрация ионов серебра в растворе, моль/дм3.
Выразим из этого уравнения логарифм концентрации ионов серебра:
lgСМ(Ag+) = (E(Ag+/Ag0) – E0(Ag+/Ag0))/0,059;
lgСМ(Ag+) = (0,622 – 0,799)/0,059 = — 3;
СМ(Ag+) = 10-3 (моль/дм3).
Ответ: СМ(Ag+) = 10-3 моль/дм3.
Библиотека Ирины Эланс, основана как общедоступная библиотека в интернете. Онлайн-библиотеке академических ресурсов от Ирины Эланс доверяют студенты со всей России.
Библиотека Ирины Эланс
Полное или частичное копирование материалов разрешается только с указанием активной ссылки на сайт:
Ирина Эланс открыла библиотеку в 2007 году.
Источник: student-files.ru
Гальванические элементы.
480. Определите, при какой активности ионов Ag + потенциал серебряного электрода составит 95% от величины его стандартного электродного потенциала?
481. Потенциал марганцевого электрода, помещенного в раствор его соли, составил -1,1В. Вычислите активность ионов Mn 2+ .
482. Вычислите потенциал серебряного электрода, погруженного в насыщенный раствор сульфида серебра. Во сколько раз, надо изменить активность ионов Ag + (увеличить или уменьшить), чтобы потенциал электрода стал равным нулю? (ПР (Ag2S) = 6,3 ·10 -50 ).
483. Вычислите потенциал водородного электрода, если с (Н + ) в растворе равна 3,8 . 10 -3 моль/л.
484. Гальваническая цепь составлена железом, погруженным в раствор его соли с концентрацией ионов Fe 2+ , равной 0,001 моль/л, и медью, погруженной в раствор ее соли. Какой концентрации должен быть раствор соли меди, чтобы ЭДС цепи стала равной нулю?
485. Составьте схему работы гальванического элемента, образованного железом и свинцом, погруженным в 0,005М растворы их солей. Рассчитайте ЭДС этого элемента и изменение величины энергии Гиббса.
486. Вычислите потенциал свинцового электрода в насыщенном растворе PbBr2, если с (Br — )=1моль/л, а ПР(PbBr2) = 9,1 . 10 -6 .
487. Потенциал водородного электрода в некотором водном растворе равен -118мВ. Вычислите активность ионов Н + в этом растворе.
488. Определите ЭДС гальванического элемента: Ag/AgNO3(0,001M)//AgNO3(0,1M)/Ag температуре при 50 °C.
489. Определите значение электродного потенциала меди, погруженной в 0,0005 Н Cu(NO3)2.
490. Вычислите ЭДС гальванического элемента, составленного из титана погруженного в 0,1 М раствор сульфата титана (II) и никеля погруженного в 0,01 М раствор сульфата никеля (II).
491. Определите ЭДС гальванической цепи: Cr/Cr 2+ (0,001M)//Cu(0,1M)/Cu, при температуре 50 °C.
492. Вычислите потенциал водородного электрода в 0,03М растворе гидроксида натрия.
493. По уравнению токообразующей реакции:
Ni + Pb(NO3)2 → Ni(NO3)2 + Pb составьте схему гальванического элемента. Напишите уравнения анодного и катодного процессов. Вычислите стандартную ЭДС этого элемента.
494. Рассчитайте при 298К стандартную ЭДС и теоретическое время работы серебряно-цинкового элемента в котором протекает токообразующая реакция: Ag2O + Zn → 2Ag + ZnO, если при постоянном токе в 0,2А израсходовано 13,8 г цинка
495. Вычислите ЭДС гальванического элемента Ag/Ag2S(нас)//AgCl(нас)/Ag, если при температуре 25°C
ПР(Ag2S) =7,2 . 10 -50 , а ПР(AgCl) = 1,8 . 10 -10 .
496. Какой должна быть активность ионов цинка в растворе, чтобы ЭДС гальванического элемента (-)Cu/Al/Al 3+ //Zn 2+ /Zn/Cu(+) при активности ионов алюминия 10 -2 моль/л составила 0,947В?
497. Рассчитайте стандартную ЭДС гальванического элемента (-)Ag/Zn/Zn 2+ //Fe 3+ /Fe/Ag(+) по значениям стандартных потенциалов электродов φ°(Zn 2+ /Zn) = -0,763 B и φ°(Fe 3+ /Fe)=-0,036 B, а также стандартное значение энергии Гиббса для токообразующей реакции. Приведите уравнения электродных процессов.
498. При какой активности собственных ионов в растворе потенциал цинкового электрода при 298 К будет в 1,1 раза больше стандартного потенциала, равного -0,763 В?
499. Определите рН водного раствора соли с активностью ионов Sn 2+ 1 моль/л, при котором будет растворяться олово.
500. Рассчитайте потенциал свинцового электрода при стандартных условиях, находящегося в насыщенном растворе PbI2, ПР(PbI2)=8,7 . 10 -9 .
501. Во сколько раз надо изменить (увеличить или уменьшить) активность собственных ионов, чтобы потенциал серебряного электрода в насыщенном растворе Ag2CrO4 стал равен нулю?
502. Определите активность ионов Fe 3+ в растворе, при которой потенциал железного электрода Fe 3+ / Fe при температуре 25 °C равен потенциалу водородного электрода в растворе с рН = 2.
(φ°(Fe 3+ / Fe) = 0,036 В).
503. Гальванический элемент состоит из серебряного электрода, погруженного в 1М раствор AgNO3, и стандартного водородного электрода. Напишите уравнения электродных процессов и суммарной реакции, происходящей при работе элемента. Определите ЭДС этого гальванического элемента.
504. Какие процессы происходят у электродов медного концентрационного гальванического элемента, если у одного из электродов с (Cu 2+ )=1моль/л, а у другого 10 -3 моль/л? В каком направлении движутся электроны во внешней цепи? Ответ дайте исходя из величины ЭДС и ∆G °298 этой цепи.
Источник: studopedia.info