Название: Сборник задач по теоретической электрохимии - (Н.А. Рогожников)

Жанр: Технические

Просмотров: 1275


Тема 1.  равновесные явления в растворах электролитов

 

Раздел 1. Классическая теория электролитической диссоциации

 

Задание 1. Концентрация растворов

 

Вещество массой mN растворено в V мл воды (см. вариант в табл. 1.1). В результате получился раствор с плотностью r. Рассчитайте массовую долю w, молярную концентрацию с и моляльность раствора m.

 

Таблица  1.1

Вещество

mN, г

V, мл

r, г/мл

Вещество

mN, г

V, мл

r, г/мл

1

MgCl2

10,5

500

1,15

11

KMnO4

5,9

1400

1,02

2

H2SO4

7,3

400

1,13

12

Na2S

44,4

600

1,09

3

NH4Cl

25,3

750

1,19

13

FeCl3

14,2

500

1,08

4

ZnSO4

44,2

1200

1,16

14

(NH4)2S

36,4

550

1,17

5

Fe(NO3)2

68,9

850

1,25

15

Li2SO3

62

750

1,11

6

AlCl3

33,7

900

1,3

16

PtCl4

123

2000

1,07

7

Na3PO4

14,4

350

1,35

17

Pb(NO3)2

98,3

1300

1,08

8

Ba(OH)2

65,6

1500

1,11

18

Rb2CO3

79,2

750

1,12

9

K2SO4

124

1100

1.2

19

NaClO4

54,6

400

1,18

10

CuCl2

34,5

800

1,17

20

Ca(ClO)2

27

1400

1,06

Задание 2. Диссоциация слабых электролитов

 

Дан раствор слабого электролита с молярной концентрацией с (см. вариант в табл. 1.2). Рассчитайте рН раствора.

 

Таблица  1.2

Вещество

с,

моль/л

Веще-ство

с,

моль/л

Веще-

ство

с,

моль/л

1

H2S

0,01

8

HCOOH

0,22

15

H2CO3

0,0004

2

NH4OH

0,001

9

H3PO4

0,33

16

Mg(OH)2

0,00001

3

H3BO3

0,02

10

HClO

0,41

17

H2SO3

0,21

4

HNO2

0,11

11

Ni(OH)2

0,0001

18

HNO2

0,11

5

Ca(OH)2

0,0001

12

H2C2O4

0,25

19

NH4OH

0,01

6

H2SO3

0,23

13

H2S

0,03

20

H2S

0,0055

7

HCN

0,31

14

H3PO4

0,066

 

 

 

 

Задание 3. Равновесие в растворах малорастворимых соединений

 

Дано малорастворимое соединение (см. вариант в табл. 1.3). Рассчитайте концентрацию катионов и анионов. Чему будет равна концентрация ионов, если в раствор добавить хорошо растворимое соединение калия с тем же самым анионом и концентрацией 0,1 моль/л?

Таблица  1.3

 

Вещест-

во

Вещест-

во

Вещест-

во

Вещест-

во

1

Ag2S

6

PbSO4

11

Pb(OH)2

16

Au(OH)3

2

Ni(OH)2

7

AgCN

12

PbI2

17

PbS

3

BaSO4

8

Tl2S

13

HgS

18

SrSO4

4

PbCl2

9

AgCl

14

AgSCN

19

SnI2

5

Cd(CN)2

10

CuCl

15

CuCO3

20

CuS

Раздел 2.Взаимодействие ионрастворитель

 

Задание 1

 

Вариант 1

 

1. Энтальпия гидратации какой соли – MgCl2 – или СаCl2 будет больше? Объясните почему.

2. Вычислите энергию гидратации по Борну для иона K+.

3. Чему равно число гидратации иона K+ (по Эли-Эвансу), если его энтропия гидратации 91 кДж/(К∙моль)?

Вариант 2

1. Расположите в ряд по энтальпиям гидратации ионы Ca2+, Ba2+, Sr2+.

2. Рассчитайте энергию разрушения кристаллической решетки KBr по Борну: А = 1,75, а n = 7,5.

3. Число гидратации иона Li+ по Эли-Эвансу равно 5. Оцените энтропию его гидратации.

Вариант 3

Рассчитайте энергию разрушения кристаллической решетки KCl по Борну, если А = 1,75, а n = 7,5.

Вычислите теплоту растворения этой соли, если энтальпии гидратации катиона и аниона равны –326 и –368 кДж/моль соотвественно.

Энтальпия гидратации какого иона – K+ или Ba2+ – будет больше? Объясните почему.

Вариант 4

Вычислите теплоту гидратации иона Ca2+ (по Борну-Бьерруму), если deH2O/dT = –0,356 К-1.

Вычислите теплоту гидратации соли CaCl2, если энтальпия гидратации иона Cl- равна -368 кДж/моль.

Кристаллическая решетка какой соли – NaF или NaCl – должна быть более прочной (константу Маделунга и параметр n для них можно считать одинаковыми)? Объясните почему.

Вариант 5

Энтальпия гидратации иона Li+ равна –523 кДж/моль, число гидратации = 6. Используя метод ван-Аракеля – де-Бура, оцените энергию формирования первичной гидратной оболочки, если энтальпия испарения воды равна 40,7 кДж/моль.

Оцените энтропию гидратации этого иона по методу Эли-Эванса.

Энтальпия гидратации какого иона – F- или Ba2+ – будет больше. Объясните почему.

Вариант 6

Используя справочные данные, рассчитайте энергию Гиббса гидратации иона Mg2+, если число гидратации его равно 10.

Вычислите теплоту гидратации иона I- (по Борну-Бьер-руму), если deH2O/dT = –0,356 К-1.

Энтальпия гидратации какого иона – Cs+ или Na+ должна выть больше? Объясните почему.

Вариант 7

Вычислите энергию гидратации по Борну для иона Вa2+.

Энтропия гидратации иона равна Al3+ 435 Дж/(К∙моль). Оцените число гидратации по Эли-Эвансу.

Энтальпия гидратации какого иона – F- или I- должна выть больше? Объясните почему.

Вариант 8

Рассчитайте энергию разрушения кристаллической решетки LiCl по методу Борна: А = 1,75, а n = 5.5.

Расположите в ряд по энтальпиям гидратации ионы Ba2+, Mg2+, Ca2+.

Число гидратации иона F- равно 5. Чему равна энтропия гидратации этого иона по методу Эли-Эванса?

Вариант 9

Рассчитайте энтальпию гидратации иона Na+ в водном растворе (по Борну).

Вычислите энтальпию гидратации NaBr и NaI, используя данные по энтальпиям гидратации анионов.

Увеличится или уменьшится энтальпия гидратации бромистой соли при замене катиона Na+ на Li+.

Вариант 10

1. Энтальпия гидратации какой соли – ВaCl2 или СаCl2 – будет больше? Объясните почему.

2. Вычислите энергию гидратации по Борну для иона I-.

3. Чему равно число гидратации иона Br- (по Эли-Эвансу), если энтропия его гидратации 64,4 Дж/(К∙моль).

Вариант 11

Энтальпия гидратации какого их двух ионов – Ca2+ или Tl3+ – должна быть больше?

Рассчитайте энергию разрушения кристаллической решетки NaCl по Борну: А = 1,748, а n = 6,5.

Вычислите энергию гидратации по Борну для иона Li+.

Вариант 12

1. Расположите в ряд по энтальпиям гидратации ионы Al3+, Tl3+, Fe3+.

2. Рассчитайте энергию разрушения кристаллической решетки KCl по Борн: А = 1,748, а n = 7,5.

3. Число гидратации иона K+ по Эли-Эвансу равно 3. Оцените энтропию его гидратации.

Вариант 13

Используя справочные данные, рассчитайте энергию Гиббса гидратации иона F-, если число гидратации его равно 5.

2. Вычислите теплоту гидратации иона Al3+ (по Борну-Бьерруму), если deH2O/dT = –0,356 К-1.

3. Энтальпия гидратации какого иона – Sr2+ или Ba2+ – должна выть больше? Объясните почему.

Вариант 14

Энтальпия гидратации какого иона – Al3+ или Tl3+ – должна быть больше? Объясните почему.

Рассчитайте энергию разрушения кристаллической решетки RbCl по Борну: А = 1,748, а n = 8,0.

Вычислите энергию гидратации по Борну для иона Ca2+.

Вариант 15

1. Вычислите теплоту гидратации иона Ba2+ (по Борну-Бьерруму), если deH2O/dT = –0,356 К-1.

2. Вычислите теплоту гидратации соли BaBr2, если энтальпия гидратации иона Cl- равна -322 кДж/моль.

3. Кристаллическая решетка какой соли – LiF или LiBr – должна быть более прочной (константу Маделунга и параметр n для них можно считать одинаковыми)? Объясните почему.

Вариант 16

Энтальпия гидратации какой соли – BaBr2 или SrBr2 будет больше? Объясните почему.

Вычислите энергию гидратации по Борну для иона Fe2+.

Чему равно число гидратации иона Fe2+ (по Эли-Эвансу), если энтропия его гидратации 181 Дж/(К∙моль)?

 

Вариант 17

 

1. Рассчитайте энтальпию гидратации иона Cs+ в водном растворе (по Борну).

2. Вычислите энтальпию гидратации CsBr и CsI, используя данные по энтальпиям гидратации анионов.

3. Увеличится или уменьшится энтальпия гидратации хлористой соли при замене катиона Al3+ на Tl3+?

 

Вариант 18

 

1. Энтальпия гидратации иона Na+ равна – 410 кДж/моль, число гидратации равно 4. Используя метод ван-Аракеля – де-Бура, оцените энергию формирования первичной гидратной оболочки, если энтальпия испарения воды равна 40,7 кДж/моль.

2. Оцените энтропию гидратации этого иона по методу Эли-Эванса.

3. Энтальпия гидратации Li+ или Fe3+ должна выть больше. Объясните почему.

 

Вариант 19

 

1. Используя справочные данные, рассчитайте энергию Гиббса гидратации иона I-, если число гидратации его равно 1.

2. Вычислите теплоту гидратации иона Fe3+ (по Борну-Бьерруму), если deH2O/dT = -0,356 К-1.

3. Энтальпия гидратации нитрата магния или бария должна выть больше. Объясните почему.

 

Вариант 20

 

1. Расположите в ряд по энтальпиям гидратации ионы Al3+, Tl3+, Fe3+.

2. Рассчитайте энергию разрушения кристаллической решетки LiF по Борну: А = 1,73, а n = 5,7.

3. Число гидратации иона NO3- по Эли-Эвансу равно 1. Оцените энтропию его гидратации.

 

Задание 2. Вычисление энтальпий гидратации солей и отдельных ионов

 

1. Используя цикл Борна-Габера, рассчитайте энергию кристаллической решетки DcrH для кристалла соли (свой вариант см. в табл. 1.4).

Таблица  1.4

Соль

Соль

Соль

Соль

1

MgCl2

6

LiF

11

ZnCl2

16

MgI2

2

CsI

7

NaBr

12

CsCl

17

FeCl2

3

CaCl2

8

RbCl

13

CoCl2

18

LiI

4

KBr

9

CuCl2

14

SnCl2

19

NiCl2

5

MnBr2

10

SrBr2

15

NaCl

20