Доц. С.И.Руднева. Задания. IV семестр

Контрольная работа за IV семестр по теме

Электрохимия. Кинетика

Контрольная работа состоит из четырех заданий:

Внимание! Номера вариантов заданий контрольной работы указываются преподавателем!

Задание 1

 Электрохимия. Электропроводность растворов электролитов

 На основании приведенных в таблице 4 данных о зависимости удельного сопротивления ρ, Ом/м, раствора электролита от концентрации c, кмоль×м−3:

  1. Постройте график зависимости удельной и эквивалентной электрических проводимостей от разведения.
  2. Проверьте, подчиняется ли водный раствор вещества А закону разведения Оствальда.
  3. Если раствор вещества является раствором слабой кислоты или слабого основания, определите, при какой концентрации степень диссоциации вещества в растворе равна 0,1 и чему равен рН данного раствора.
  4. Если раствор является сильной кислотой или основанием, вычислите для него рН при С = 0,1 кмоль/м3 с учетом ионной силы раствора.
  5. Для слабого электролита вычислите константу диссоциации КД и эквивалентную электрическую проводимость при бесконечном разведении, не используя при этом данных о подвижностях ионов.
  6. Для сильного электролита на основании зависимости эквивалентной электрической проводимости от, которая дается уравнением Кольрауша , рассчитайте эквивалентную электрическую проводимость при бесконечном разведении и постоянную уравнения графическим методом.
  7. Для слабых кислот и оснований рассчитайте теплоту диссоциации и при одной из температур – изменение энергии Гельмгольца () при диссоциации.

Задание 2

Электрохимия. Электродные процессы

  1. На основании таблицы 5 написать электродные реакции и рассчитать ЭДС гальванического элемента. Концентрации электролитов представлены в моль/л. В газовых электродах давление газа равно 1 атм. Температура 298К. Диффузионные потенциалы не учитывать.

Для реакции, протекающей обратимо в гальваническом элементе, дано уравнение зависимости электродвижущей силы Е от температуры (таблица 3.)

При заданной температуре Т вычислите электродвижущую силу (Е), изменение энергии Гиббса, энтальпии, энтропии, энергии Гельмгольца и теплоту, выделяющуюся или поглощающуюся при работе гальванического элемента. Расчет производите для 1 киломоля реагирующего вещества.

 Задание 3

 Кинетика

 Укажите порядок и найдите константу скорости данной реакции, протекающей при заданной температуре Т, пользуясь данными о ходе процесса во времени t с начала реакции (таблица 6).

Задание 4

 На основании приведенных в таблице 7 для данной реакции величин, характеризующих ее кинетику, рассчитать недостающие в таблице значения.    Построить графики зависимости константы скорости от температуры и зависимости  ln k от 1/Т.

У табл. 4: k1, k2 та k3 – константы скорости реакции, соответственно, при температурах Т1, Т2 та Т3; ЕА – энергия активации реакции, кДж/моль; γ – температурный коэффициент скорости реакции.

 Требования к оформлению контрольной работы

При выполнении заданий необходимо использовать литературу, которая приведена в списке используемых литературных источников, материал лекций или другие материалы.

Контрольная работа оформляется по правилам оформления контрольной работы (титульный лист, ответы на теоретические вопросы, расчеты, графики, список использованных материалов).

  Список рекомендуемой литературы:

  1. В.М.Кошкин, Ю.И. Долженко, Физическая химия: что, где, зачем. Программа курса физической химии с аннотированным указателем литературы. Харьков, ХПИ, 2002.
  2. А.Г.Стромберг, Д.П.Семченко, Физическая химия, М.: ВШ, 2006 г.
  3. Краткий курс физической химии/ под ред. К.Н.Кондратьева, М.: ВШ, 1978 г.
  4. В.І.Лебедь, Фізична хімія, Харків, Вид. ХНУ ім.Каразіна, 2006 р.
  5. Е.В.Киселев, Сборник примеров и задач по физической химии, М.: ВШ, 2002 г.
  6. Б. А. Веретенченко, Ю.І. Долженко. Лабораторний практикум з фіичної хімії. Частина ІІ. Харків, НТУ «ХПІ», 2002 р.
  7. Електрохімія. Індивідуальні завдання та методичні вказівки для їх розв’язання для студентів хімічних спеціальностей / Уклад. С.І. Руднєва, Н. В Решетняк. – Х.: НТУ «ХПІ», 2010. 24с.
Таблица 3

Таблица 4 – Варианты заданий.

Удельное сопротивление раствора ρ×10-2, Ом×см

№ Электролит Концентрация, моль/л
0,05 0,02 0,01 0,005 0,002 0,001  
1 HF 4,55 7,44 10,9 16,3 28,5 45,1
2 HCl 0,501 1,23 2,43 4,28 11,9 23,7
3 HCOOH 8,55 13,8 19,9 28,8 48,4 72,3
4 LiCl 2,00 4,78 9,33 18,3 44,9 88,5
5 KCNS 1,60 3,81 7,46 14,6 36,0 72,0
6 HNO2 5,70 9,23 13,4 19,8 33,8 52,7
7 KCl 1,50 3,66 7,10 13,9 34,3 70,0
8 HJ 0,50 1,22 2,43 4,82 12,0 23,8
9 CH3COOH 27,6 48,9 62,5 89,0 144 207
10 KBrO3 1,78 4,24 8,26 16,3 40,0 79,2
11 C6H5COOH 16,7 23,5 33,6 48,4 79,0 116
12 CH3COOK 1,97 4,73 9,22 18,1 44,5 87,8
13 (CH3)2CHCOOH 31,1 49,8 70,4 101 162 233
14 HJO3 0,645 1,45 2,78 5,41 13,2 26,0
15 CH3COONa 2,60 6,18 12,0 23,4 57,0 113
16 HNO3 0,514 1,25 2,47 4,90 12,1 24,1
17 C2H5COOH 32,0 50,8 72,3 103 165 238
18 NaBrO3 2,21 5,24 10,2 20,0 48,6 95,5
19 CH2ClCOOH 3,25 5,59 8,34 12,7 23,2 28,2
20 AgNO3 1,74 4,12 8,02 15,7 38,6 76,2
21 NH4OH 39,4 62,5 88,6 127 205 295
22 CsOH 0,794 1,95 3,80 7,25 18,7 37,2
23 NH4Cl 1,50 3,63 7,10 13,9 34,3 68,0
24 CH2CNCOOH 2,23 3,81 5,85 9,25 18,1 31,7
25 KJ 1,49 3,59 7,05 13,8 34,1 67,7

Табл 5

Табл 6

 

 

 

 

 

Таблиця 7 – Варіанти завдань

№ Т1 k1 Т2 k2 Т3 k3 ЕА γ
1 298 0,002 338 0,03 320      
2 283 1,0 305 7,15 315      
3 320 4,0 350   370     2,1
4 273 0.002 313 0,10   0,50    
5 303 0,004 353   323   70  
6 300 75 325   350   85  
7 873 83   132 938 210    
8 879 12 933 52   95    
9 600 66 645 850 630      
10 328 0,01 298 0,001 343      
11 273 0,27 303     1,5   2,5
12 283 0,68 273   298   57  
13 298 0,009 303 0,013 308      
14 273 2,5 293 48 323      
15 333 5500 313 570 293      
16 273 1,2 293     50 44  
17 823 2,5 843 8,2   12,3    
18 893 92 873 35 850      
19 293 0,7 313 3,5 333      
20 560 5,5 520   500   210  
21 750 0,15 800 0,35 770      
22 480 320   150 450   180  
23 298 6,3 273     40 210  
24 900 1,6 880   660     1,9
25 273 140   250 298   160  

 

Приложение 1

Приложение 2

Предельная молярная электропроводность ионов (при бесконечном разведении) при 298 К

Катион

λ0+

(Ом-1∙см2 ∙(г∙моль)-1

 Анион

λ0‾

(Ом-1∙см2 ∙(г∙моль)-1
Ag+ 61,9 BrO3 ‾ 55,4
Cs+ 77,2 Cl ‾ 76,35
H+ 349,8 F ‾ 55,4
K+ 73,5 I ‾ 76,85
Li+ 38,6 IO3 ‾ 40,8
NH4 + 73,5 NO2‾ 71,4
Na+ 50,1 NO3‾ 71,4
    OH ‾ 198,3
    SCN ‾ 66,0
    HCOO‾ 54,6
    CH3COO‾ 40,9
    CH2ClCOO‾ 39,8
    CH2CNCOO‾ 41,8
    C2H5COO‾ 35,8
    (CH3 )2 CHCOO‾ 34,2
    C6H5COO‾ 32,3

Приложение  3

Коэффициенты активности  γ+ сильных электролитов при 298 К

Электролит Концентрация, моль/1000 г воды
0,001 0,002 0,005 0,01 0,02 0,05 0,1 0,2 0,5
AgNO3 – – 0,925 0,897 0,860 0,793 0,734 0,657 0,536
CdCl2 0,819 0,743 0,623 0,524 0,456 0,304 0,228 0,161 0,101
CdI2 – – 0,490 0,379 0,281 0,167 0,106 0,0685 0,0376
CdSO4 0,726 0,639 0,505 0,399 0,307 0,206 0,150 0,102 0,061
CuCl2 0,888 0,849 0,783 0,723 0,659 0,577 0,508 0,455 0,411
CuSO4 0,74 – 0,573 0,438 0,317 0,217 0,154 0,104 0,062
HBr 0,966 – 0,930 0,906 0,879 0,838 0,805 0,782 0,789
HCl 0,965 0,952 0,928 0,904 0,875 0,830 0,796 0,767 0,757
H2SO4 0,830 0,757 0,639 0,544 0,453 0,340 0,265 0,209 0,156
KCl 0,965 0,952 0,927 0,902 0,869 0,816 0,770 0,718 0,649
KI 0,952 – 0,928 0,903 0,872 0,820 0,778 0,733 0,676
KOH – – – – – 0,824 0,798 0,760 0,723
LiCl 0,963 0,948 0,921 0,896 0,865 0,819 0,790 0,757 0,739
NaI – – – – – – 0,787 0,751 0,723
NaOH – – – 0,905 0,871 0,818 0,766 0,727 0,690
NiSO4 – – – – – – 0,150 0,105 0,063
ZnBr2 – – – – – – 0,547 0,510 0,511
ZnSO4 0,700 0,608 0,477 0,387 0,298 0,202 0,150 0,104 0,063
ZnCl2 0,88 0,84 0,77 0,71 0,64 0,56 0,515 0,462 0,394

Приложение 4

Стандартные электродные потенциали в водних растворах при 298 К

№ Электрод Реакция Е0 , В
1 H+│ H2 H+ + e → 1/2 H2 0,00
2 Zn2+ │ Zn Zn2+ + 2e → Zn – 0,763
3 Cd2+ │ Cd Cd2+ + 2 e  → Cd – 0,403
4 Ni 2+ │ Ni Ni 2+ + 2 e  → Ni – 0,250
5 Pb 2+ │ Pb Pb 2+ + 2 e  → Pb – 0,126
6 Cu 2+ │ Cu Cu 2+ + 2 e  → Cu 0,337
7 Ag + │ Ag Ag + +  e  → Ag 0,799
8 Cl2 │ Cl− 1/2 Cl2 + e → Cl− 1,360
9 Pb│ PbI2 │ I− PbI2 + 2e → Pb + 2 I− – 0,365
10 Pb│ PbBr2 │ Br− PbBr2 + 2e → Pb + 2 Br− – 0,284
11 Pb│ PbCl2 │ Cl− PbCl2 + 2e → Pb+2 Cl− – 0,268
12 Ag│ AgI │ I− AgI + e → Ag + I− – 0,152
13 Hg│ Hg2I2 │ I− 1/2 Hg2I2 + e → Hg + I− – 0,040
14 Ag│ AgBr│ Br− AgBr + e → Ag + Br− 0,071
15 Hg│ Hg2Br2 │ Br− 1/2 Hg2Br2+e→Hg+Br− 0.140
16 Ag│ AgCl│ Cl− AgCl + e → Ag + Cl− 0,222
17 Hg│ Hg2Cl2 │ Cl− 1/2 Hg2Cl2+e→Hg + Cl− 0,268
18 Hg│Hg2SO4│SO4 2−  Hg2SO4+2e→

2Hg+ SO4 2−

 0,615
19 H2│ OH− │ Pt 2H2O+2e → H2 + 2 OH− – 0,828