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

Жанр: Технические

Просмотров: 1261


Тема 2.  неравновесные явления в растворах электролитов

 

Раздел 1. Явления переноса в растворах электролитов

 

Задание 1

 

Вариант 1

 

1. 70 \%-ная серная кислота имеет плотность 1,65 г/мл и удельную электропроводность 0,22 1/(W∙см). Найти молярную электро-проводность раствора.

2. Эквивалентная электропроводность при бесконечном разбавлении раствора NаСlО4 равна 145,7 см2/(моль∙W), число переноса ионов натрия равно 0,53. Определить подвижности ионов натрия и СlО4-.

 

Вариант 2

 

Определить удельную электропроводность смеси электролитов Na2SO4  и Li2SO4. Концентрации этих солей соответственно равны 0,03 моль/л и 0,05 моль/л, молярные электропроводности 247 см2/(моль∙W) и 405 см2 /(моль∙W).

Определить число переноса ионов калия в разбавленном растворе сульфата калия, если ионная электропроводность (подвижность) ионов калия равна 130,5 см2/(моль∙W), а сульфат-ионов – 50,5 см2 /(моль∙W).

 

Вариант 3

 

1. В сосуд для измерения электропроводности поместили платиновые электроды в виде дисков диаметром 1,3 см, расстояние между электродами 1,7 см. Сосуд заполнен 0,02 моль/л раствором азотнокислого натрия. При напряжении 0,5 B через данный раствор протекает ток 1,86 мА. Найти удельную и молярную электропроводности раствора азотнокислого натрия.

2. Определить число переноса ионов натрия в разбавленном растворе натрия сернокислого с концентрацией 0,001 моль/л, удельная электропроводность раствора равна 1,2∙10-4 1/(W∙см), ионная электропроводность (подвижность) сульфат-ионов 51,2 см2 /(моль∙W).

 

Вариант 4

 

1. Молярная электропроводность бесконечно разбавленных растворов KCl, KNO3 и AgNO3 равна соответственно 149,9, 145,0 и 133,4 см2/(моль∙W). Какова удельная электропроводность бесконечно разбавленного раствора AgCl?

2. Молярная электропроводность при бесконечном разбавлении КСlО4 равна 122,8 см2/(моль∙W), число переноса СlО4- равно 0,48. Определить ионные электропроводности (подвижности) ионов К+  и СlО4-.

 

Вариант № 5

 

1. Удельная электропроводность 10\%-го раствора хлорида кальция равна 8.9.10-2 1/(W∙см), плотность раствора 1,1 г/мл. Определить молярную электропроводность данного раствора.

2. Удельная электропроводность 0,003 моль/л раствора серебра азотнокислого равна 410 1/(W∙см), ионная электропроводность (подвижность) ионов серебра равна 53,1 см2/(моль∙W). Определить числа переноса ионов серебра и NO3-.

 

Вариант № 6

 

1. В ячейке для измерения электропроводности электроды диаметром 2 см размещены на расстоянии 2 см. Ячейка заполнена раствором азотнокислого кадмия с концентрацией 0,5 моль/л. При напряжении 20 В через раствор протекает ток 50 мА. Найти удельную и молярную электропроводности раствора кадмия азотнокислого.

2. В растворе NН4Cl число переноса хлоридиона равно 0,491, молярная электропроводность раствора при бесконечном разбавлении равна 149 см2/(моль∙W). Определить подвижность катиона.

 

Вариант 7

 

1. Сопротивление раствора натрия хлористого с концентрацией 0,04 моль/л равно 61 W, а сопротивление раствора серебра азотнокислого с концентрацией 0.002 моль/л в том же сосуде 400 W. Определить: а) постоянную сосуда; б) молярную электропроводность раствора серебра азотнокислого. Удельная электропроводность раствора натрия хлористого равна 2,5∙10-3 1/(W∙см).

2. Какую долю общего тока переносит ион Li+ в водном растворе LiBr при концентрации 0,01 моль/л и 25 oC? Ионная электропроводность иона брома равна 78,14 см2/(моль∙W). Удельная электропроводность раствора равна 0,0105 1/(W∙см).

 

Вариант 8

 

1. Ячейка для измерения электропроводности заполнена раствором сернокислой меди с концентрацией 0,05 моль/л. Площадь электродов 4 см2, расстояние между электродами 7 см, сопротивление раствора 230 W. Найти удельную и молярную электропроводности раствора.

2. Удельная электропроводность 1-1 валентного электролита с концентрацией 0,01 моль/л равна 1,8∙10 1/(W∙см). Ионная электропроводность катионов равна 40,6 см2/(моль∙W). Вычислите числа переноса ионов.

 

Вариант 9

 

1. В сосуд для измерения электропроводности с электродами диаметр которых равен 1,4 см и расстояние между которыми 1,7 см залит раствор 0,05 моль/л NaNО3. При напряжении 0,5 В протекает ток 1,85 мА. Найти удельную и эквивалентную электропроводности раствора.

2. Определить число переноса иона калия в разбавленном растворе К2SО4, если молярная электропроводность сульфата калия при бесконечном разбавлении равна 130,5 см2/(моль∙W). Ионная электропроводность сульфат-ионов 50,5 см2/(моль∙W).

 

Вариант 10

 

1. Вычислить удельную электропроводность смеси электролитов NaCl и К2СО3, если концентрации растворов равны соответственно 0,01 моль/л и 0,03 моль/л, а молярные электропроводности этих солей равны 205,8 см2/(моль∙W) и 205 см2/(моль∙W).

2. Рассчитать число переноса H+ в растворе HCl с концентрацией 0,001 моль/.л. Назовите число переноса H+, если после добавления к этому раствору NaCl концентрация составит 1,0 моль/л.

 

Вариант 11

 

1. Удельная электропроводность 7 \%-ной серной кислоты равна 0,21 1/(W∙см), плотность раствора 1,45 г/мл. Найти молярную электропроводности раствора.

2. Молярная электропроводность NН4ОН с концентрацией 0,005 моль/л равна 232 см2/(моль∙W), ионная проводимость ОН- ионов равна 174 см2/(моль∙W). Определить удельную электропроводность раствора, числа переноса ОН- и NН4+ ионов.

 

Вариант № 12

 

1. Рассчитайте удельную электропроводность 0,001 моль/л водного раствора NaCl при 25 oC, считая, что ионные проводимости при этой концентрации равны их предельным значениям. Через слой раствора длиной 1 см, заключенный между электродами площадью 1 см2., пропускают ток силой 1 мА. Какое расстояние пройдут ионы Na+ и Cl- за 10 мин?

2. Рассчитать удельную электропроводность абсолютно чистой воды при 25 oC. Ионное произведение воды при 25 oC равно 1,00∙10-14.

 

Вариант 13

 

1. В ячейке для измерения электропроводности электроды со стороной 3´3 см размещены на расстоянии 2 см. Ячейка заполнена раствором 1-1-валентного электролита с концентрацией 0,03 моль/л. При напряжении 4 В через раствор протекает ток 10 мА. Найти удельную и молярную электропроводности раствора

2. Удельная электропроводность 4 \%-го водного раствора H2SO4 при 18 oC равна 0,168 1/(W∙см), плотность раствора 1,026 г/см3. Рассчитайте молярную электропроводность раствора.

 

Вариант 14

 

1. Рассчитайте число переноса H+ в растворе HCl с концентрацией 0,001 моль/л. Назовите будет число переноса H+, если после добавления к этому раствору NaCl его концентрация составит 1,0 моль/л?

2. Сопротивление 0,02 моль/л раствора азотнокислого калия равно 40 W, постоянная сосуда, в котором измерялась электропроводность – 0,4 см. Определить удельную и молярную электропроводности раствора.

 

Вариант 15

 

1. Рассчитайте скорость движения иона Na+ в водном растворе при 25 oC, если разность потенциалов 10 В приложена к электродам, находящимся на расстоянии 1 см друг от друга. Сколько времени понадобится иону, чтобы пройти расстояние от одного электрода до другого?

2. Удельная электропроводность водного раствора KI равна 89,0 1/(W∙см),. а раствора KCl той же концентрации – 186,53 1/(W∙см). Удельная электропроводность раствора, содержащего обе соли, равна 98,45 1/(W∙см). Рассчитайте долю KCl в растворе.

 

Вариант 16

 

1. Вычислите удельную электропроводность смеси электролитов Н2SO4 и К2SO4. Концентрации этих солей соответственно равны 0,001 моль/л и 0,005 моль/л.

2. В сосуд для измерения электропроводности с электродами диаметром 2 см при расстояние между ними 3 см залит раствор 0,05 моль/л TlNО3. Напряжение на ячейке равно 1 В. Через ячейку протекает ток 4,6 мА. Найти удельную и молярную электропроводности раствора.

 

Вариант 17

 

1. Удельная электропроводность насыщенного раствора сернокислого серебра равна 0,014 1/(W∙см). Ионная электропроводность серебра 55,5 см2/(моль∙W), ионная электропроводность сульфат-ионов 60,5 см2/(моль∙W). Определить количество (в граммах) сернокислого серебра в литре раствора.

2. Какую долю общего тока переносит ион Li+ в водном растворе LiBr при 25 oC?

 

Вариант 18

 

1. Удельная электропроводность 8\%-ной фосфорной кислоты равна 0,17 1/(W∙см). Плотность раствора 1,45 г/мл. Найти молярную электропроводность раствора фосфорной кислоты (Н3РО4).

2. Молярная электропроводность бесконечно разбавленных растворов соляной кислоты, хлорида натрия и бромида натрия при 25 oC равна соответственно 425,0 128,1 и 91,0 см2/(моль∙W). Какова удельная электропроводность 0,1 моль/л раствора бромистоводородной кислоты при 25 oC?

 

Вариант 19

 

1. Сопротивление 0,05 моль/л раствора азотнокислого серебра равно 100 W, постоянная сосуда, в котором измерялась электропроводность, – 0,5 см. Определить удельную и молярную электропроводности раствора.

2. Определить удельную электропроводность смеси электролитов MgCl2 и NaCl. Концентрации этих солей соответственно равны 0,01 моль/л и 0,005 моль/л/.

 

Вариант 20

 

1. Молярная электропроводность раствора НI равна 381,5 см2/(моль∙W), сопротивление раствора, измеренного в ячейке с площадью электродов 5 см2 и расстоянием между электродами

2 см, равно 50 W. Определить концентрацию HI в растворе

2. Определите число переноса ионов магния в разбавленном растворе магния хлористого с концентрацией 0,001 моль/л, удельная электропроводность раствора равна 1,1∙10-4 1/(W∙см), ионная электропроводность (подвижность) хлоридионов

76,2 см2/(моль∙W).

 

Раздел 2. Проводимость и свойства растворов электролитов

 

Задание 1

 

Вариант 1

 

1. Удельная электропроводность k насыщенного раствора BaCO3 в воде равна 25,475∙10-6 1/(W∙ см). Рассчитайте растворимость BaCO3 в воде в моль/л, считая соль полностью диссоциированной, а ионные электропроводности равными их электропроводностям при бесконечном разведении l0i.

2. Рассчитайте диффузионный потенциал на границе двух растворов HCl с концентрацией 0,1 и 0,001 моль/л.

 

Вариант 2

 

1. Удельная электропроводность k Mg(NO3)2 с концентрацией с = 0,35 моль/л равна 0,0526 1/(W∙см). Рассчитайте молярную электропроводность раствора L и кажущуюся степень диссоциации соли в растворе a.

2. Рассчитайте радиус иона N(CH3)4+ по закону Стокса из его предельной ионной электропроводности в водном растворе. (При вычислениях, когда вязкость воды h выражается в Па∙с, величина li должна быть переведена в м2/(W.моль), тогда величина rs получается в м.)

 

Вариант 3

 

1. Удельная электропроводность k насыщенного раствора AgCl в воде равна 2,28∙10-6 1/(W∙см). Рассчитайте растворимость AgCl в воде в моль/л. Считайте соль полностью диссоциированной, а ионные электропроводности (l+ и l-) равными их электропроводностям при бесконечном разведении.

2. На основе теории Стокса рассчитайте коэффициенты диффузии отдельных ионов Di0 и коэффициент диффузии D0 для KI.

 

Вариант 4

 

1. Константа диссоциации Кр гидроксида аммония равна 1.79∙10-5 моль/л. Рассчитайте концентрацию NH4OH, при которой степень диссоциации a равна 0,01 и молярную электропроводность раствора L при этой концентрации.

2. Рассчитайте молярную электропроводность AgIO3 при бесконечном разбавлении, если значения этой величины для растворов NaIO3, CH3COONa и CH3COOAg равны 76,9 78,16 и 88,8 см2/(W∙. моль).

 

Вариант 5

 

1. Молярная электропроводность раствора гидроксида этиламмония C2H5NH3OH при бесконечном разведении L0 равна 232,6 см2/(W∙ моль). Рассчитайте константу диссоциации гидроксида этиламмония, молярную электропроводность раствора L, степень диссоциации a и концентрацию ионов гидроксида в растворе при концентрации 0,006 моль/л, если удельная электропроводность раствора k при данной концентрации равна 1,312∙10-4 1/(W∙ см).

2. Рассчитайте предельную ионную электропроводность двухзарядного катиона с радиусом r+ 0.2 нм в водном растворе. (При вычислениях, когда вязкость воды h выражается в Па∙с, а rs – в м, величина li получается в м2/(W∙моль.)

 

Вариант 6

 

1. Рассчитайте эффективный радиус иона Li+ из его предельной ионной электропроводности, используя закон Стокса. (При вычислениях, когда вязкость воды h выражается в Па∙с, величина li должна быть переведена в м2/(W∙моль), тогда величина rs получается в м.)

2. Константа диссоциации масляной кислоты C3H7COOH равна 1,74∙10-5. При концентрации кислоты 0,001 моль/л молярная электропроводность раствора L равна 41,3 см2/(W∙моль). Рассчитайте степень диссоциации кислоты a и концентрацию ионов водорода в этом растворе.

 

Вариант 7

 

Молярная электропроводность L для 1,59∙10-4 моль/л раствора уксусной кислоты равна 12,77 см2/(W∙моль). Рассчитайте константу диссоциации кислоты и pH раствора.

2. Удельная электропроводность стронция сернокислого равна 1,5∙10-4 1/(W∙см). Ионные электропроводности li ионов стронция 38,7 см2/(W∙моль), сульфат-ионов – 80,02 см2/(W∙моль). Определить растворимость стронция сернокислого в воде.

 

Вариант 8

 

1. Рассчитайте диффузионный потенциал на границе двух растворов нитрата серебра с соотношением концентраций 10.

2. Удельная электропроводность k 0,135 моль/л раствора пропионовой кислоты C2H5COOH равна 4,79∙10-4 1/(W∙см). Рассчитайте молярную электропроводность раствора, константу диссоциации кислоты и pH раствора, если предельные подвижности H+ и C2H5COO-равны 349,8 см2/(W∙моль) и 37,2 см2/(W∙моль) соответственно.

 

Вариант 9

 

1. Используя первое приближение теории Дебая-Онзагера, вычислите числа переноса ионов Ag+ и NO3- в 0,005 моль/л растворе AgNO3.

2. Молярная электропроводность NН4ОН с концентрацией 0,0005 моль/л равна 232 см2/(W∙ моль). Определите степень диссоциации электролита, удельную электропроводность раствора и числа переноса ОН- и NН4+- ионов.

 

Вариант 10

 

1. Рассчитайте молярную и удельную электропроводность абсолютно чистой воды при 25 oC. Ионное произведение воды при 25 oC равно 1,00∙10-14. Концентрация чистой воды – 55,5 моль/л.

2. Оцените предельную подвижность иона K+ в формамиде и метилацетате, если вязкость формамида в 3,7 раза больше, а вязкость метилацетата в 2,6 раза меньше, чем вязкость воды.

 

Вариант 11

 

1. Молярная электропроводность 1,6∙10-4 моль/л раствора гликолиевой кислоты равна 128 см2/(W∙моль). Рассчитайте константу диссоциации кислоты и pH раствора.

2. Рассчитайте диффузионный потенциал на границе растворов HCl и NaCl с одинаковой концентрацией.

 

Вариант 12

 

1. Удельная электропроводность k насыщенного водного раствора ацетата серебра AgCH3COO равна 0,0806 1/(W∙см). Рассчитайте произведение растворимости этой соли, считая ее полностью диссоциированной, а ионные электропроводности равными их электропроводностям при бесконечном разведении l0i.

2. Во сколько раз изменятся предельные ионные электропроводности ионов K+ и Cl-, если в качестве растворителя вместо воды взять глицерин, вязкость которого равна 1,49 Па∙с.

 

Вариант 13

 

1. Вычислите молярную электропроводность KCl при концентрации 0,01 моль/л.

2. Молярная электропроводность бесконечно разбавленных растворов соляной кислоты, хлорида натрия и ацетата натрия при 25 oC равна соответственно 425,0 128,1 и 91,0 см2/(W∙моль). Какова молярная электропроводность бесконечно разбавленного раствора уксусной кислоты при 25 oC?

 

Вариант 14

 

1. Рассчитайте стоксовский радиус иона NО3- из его предельной ионной электропроводности в водном растворе. Оцените предельную подвижность этого иона в метилацетате, вязкость которого равна 0,362 Па.с. (При вычислениях, когда вязкость воды h выражается в Па. с, величина li должна быть переведена в м2/(W .моль), тогда величина rs получается в м.)

2. Удельная электропроводность k насыщенного раствора Ag2SO4 в воде равна 0,28 1/(W∙см). Рассчитайте растворимость соли в воде в моль/л. Считайте соль полностью диссоциированной, а ионные электропроводности (l+ и l-) равными их электропроводностям при бесконечном разведении.

 

Вариант 15

 

1. Рассчитайте коэффициенты диффузии ионов К+ и ОН- и коэффициент диффузии щелочи КОН в водном растворе при бесконечном разбавлении. Во сколько раз изменится коэффициент диффузии КОН, если в качестве растворителя взять формамид

(h = 0,0033 Па∙с)?

2. Рассчитайте молярную электропроводность NaI при бесконечном разбавлении L0. Рассчитайте молярную L и удельную k электропроводности NaI при концентрации 0,01 моль/л.

 

Вариант 16

 

1. Стоксовский радиус иона стронция Sr2+ равен 0,309 нм. Какому значению предельной ионной электропроводности соответствует этот радиус? (При вычислениях, когда вязкость воды h выражается в Па∙с, а rs – в м, величина li получается в м2/(W∙ моль).)

2. Константа диссоциации слабой одноосновной кислоты C3H7COOH равна 3,5∙10-5. При концентрации кислоты 0,001 моль/л молярная электропроводность раствора L равна 82 см2/

(W∙ моль). Рассчитайте степень диссоциации кислоты a и концентрацию ионов водорода в этом растворе.

 

Вариант 17

 

1. Удельная электропроводность k насыщенного раствора MgCO3 в воде равна 3,56.10-8 1/(W∙см). Рассчитайте растворимость MgCO3 в воде (в моль/л). Считайте растворившуюся соль полностью диссоциированной, а ионные электропроводности

(l+ и l-) равными их электропроводностям при бесконечном разведении.

2. Рассчитайте диффузионный потенциал на границе растворов KOH и KF с одинаковой концентрацией

 

Вариант 18

 

1. Рассчитайте коэффициенты диффузии однозарядного катиона радиусом 0,25 нм в воде и в диэтиловом эфире. Вязкость диэтилового эфира равна 0,89.10-3 Па∙с.

2. Удельная электропроводность k CaCl2 с концентрацией с = = 0,12 моль/л равна 0,0175 1/(W∙см). Рассчитайте молярную электропроводность раствора L и кажущуюся степень диссоциации соли в растворе a.

 

Вариант 19

 

1. Стоксовские радиусы однозарядных катиона и аниона равны 0,183 и 0,12 нм. Оцените числа переноса этих ионов в растворе соответствующего 1,1-валентного электролита.

2. Предельная молярная электропроводность раствора валериановой кислоты L0 равна 116 см2/(W∙моль). Рассчитайте константу диссоциации кислоты, степень диссоциации a и концентрацию ионов водорода в растворе при концентрации

0006 моль/л, если удельная электропроводность раствора k при данной концентрации равна 6,53∙10-5 1/(W∙ см).

 

Вариант 20

 

1. Предельная молярная электропроводность пропионовой кислоты равна 385,6 см2/(W∙моль). Константа диссоциации этой кислоты равна 1,34.10-5. Вычислите молярную электропроводность для концентрации 0,05 моль/л.

2. Удельная электропроводность насыщенного раствора TlBr равна 2,16.10-4 1/(W . см). Вычислите растворимость бромистого таллия в г/л.

 

Задание 2

 

Дан раствор электролита с зарядами катиона и аниона z+ = çz-ç= = z. Концентрация электролита с. Удельная электропроводность s. Число переноса катиона t+. Все значения даны в таблице. Найти:

1. Молярную электропроводность электролита L (при вычислениях не забывайте, что 1 л = 1000 см3).

2. Число переноса аниона t-

3. Молярные электропроводности ионов l+ и l-

4. Коэффициенты диффузии ионов D+ и D-

5. Эффективный коэффициент диффузии электролита.

6. Стоксовские радиусы rs катиона и аниона (при вычислениях, когда вязкость воды h выражается в Па∙с, величина li должна быть переведена в м2/(W∙.моль), тогда величина rs получается в м).

 

z

с, моль/л

s, 1/(W∙см).

t+

1

1

0,012

2,1.10-3

0,80

2

1

 0,0025

6,3.10-4

0,55

3

2

0.016

3,2.10-3

0,33

4

1

0,055

8,5.10-3

0,45

5

2

0,033

6,1.10-3

0,63

6

1

0,105

1,2.10-2

0,52

7

2

0,041

1,1.10-3

0,41

8

1

0,037

2,2.10-3

0,65

9

1

0,014

4,2.10-3

0,49

10

2

0,041

5,8.10-3

0,47

11

1

0,061

7,7.10-3

0,62

12

2

0,019

2.9.10-3

0,44

13

1

0,067

5,4.10-3

0,58

14

2

0,062

9,1.10-3

0,61

15

1

0,005

8,9.10-4

0,49

16

1

0,059

4,9.10-3

0,25

17

2

0,012

3,3.10-3

0,67

18

1

0,003

2,9.10-3

0,39

19

2

0,011

9,1.10-4

0,45

20

1

0,034

7,1.10-3

0,66