Методическое пособие для вузов Составители : В. Ю. Кондрашин, О. В. Долгих Издательско полиграфический
жүктеу/скачать 487,05 Kb. Pdf көрінісі
|
fkch2 z
| Примеры
решения задач Пример 1. Рассчитайте ионную силу раствора , содержащего 0.2 моль / кг NaCl, 0.05 моль / кг CuCl 2 и 0.005 моль / кг FeCl 3 . Решение Ионная сила раствора определяется по формуле : 2 1 1 , 2 k i i i I m z = = ∑ где m i – моляльная концентрация каждого из ионов в растворе , а z i – его за - ряд . Для рассматриваемого случая ионная сила будет равна : 2 3 2 2 2 2 2 2 NaCl CuCl FeCl 1 0.2 1 0.2 1 0.05 2 0.05 2 1 0.005 3 0.005 3 1 2 0.38 моль / кг . I ⎡ ⎤ = ⋅ ⋅ + ⋅ + ⋅ + ⋅ ⋅ + ⋅ + ⋅ ⋅ = ⎢ ⎥ ⎢ ⎥ ⎣ ⎦ = Ответ . I = 0.38 моль / кг . Пример 2. Для 0.002 моляльного раствора Fe 2 (SO 4 ) 3 вычислите среднюю ионную моляльность и среднюю ионную активность , а также общую актив - ность электролита , если средний ионный коэффициент активности γ ± = 0.79. Решение Запишем уравнение электролитической диссоциации сульфата железа (III): 3 2 2 4 3 4 Fe (SO ) 2Fe 3SO , + − → + откуда ν + = 2, ν – = 3. Среднюю ионную моляльность рассчитываем по фор - муле : ( ) ( ) ( ) 1/ 1/5 2 3 0.002 2 3 0.0051 моль / кг . m m + − + − ν +ν ν ν ± + − = ⋅ ν ⋅ ν = ⋅ ⋅ = Среднюю ионную активность вычисляем по уравнению : 0.0051 0.79 0.004 моль / кг . a m ± ± ± = ⋅ γ = ⋅ = Общая активность а связана со средней ионной активностью соотношени - ем : ( ) ( ) 5 3 12 4 10 1.02 10 моль / кг . a a + − ν +ν − − ± = = ⋅ = ⋅ Ответ . m ± = 0.0051; a ± = 0.004; a = 1.02·10 –12 моль / кг . Пример 3. Удельная электропроводность 0.135 М раствора пропионовой кислоты C 2 H 5 COOH равна 4.79 · 10 –4 Ом –1 · см –1 . Рассчитайте эквивалентную электропроводность раствора , константу диссоциации кислоты и рН рас - 13 твора , если предельные подвижности Н + и С 2 Н 5 СОО – равны соответственно 349.8 и 37.2 Ом –1 · см 2 · моль –1 . Решение Эквивалентная электропроводность раствора связана с его удельной элек - тропроводностью соотношением : 1000 , c κ ⋅ Λ = откуда 4 1 1 1 2 1 4.79 10 Ом см 1000 3.55 Ом см моль . 0.135 моль / л − − − − − ⋅ Λ = ⋅ = Эквивалентная электропроводность раствора при бесконечном разбавлении , согласно закону Кольрауша , равна : 0 0 0 1 2 1 349.8 37.2 387.0 Ом см моль . − − + − Λ = λ + λ = + = Из этих данных можно найти степень диссоциации пропионовой кислоты 0 / 3.55 / 387.0 0.009, α = Λ Λ = = и значение константы диссоциации 2 2 5 0.009 0.135 1.15 10 ( моль / л ). 1 1 0.009 c K − α ⋅ = = = ⋅ − α − Концентрация ионов водорода в растворе составляет 3 [H ] 0.009 0.135 1.24 10 ( моль / л ), pH lg[H ] 2.91. c + − + = α ⋅ = ⋅ = ⋅ = − = Ответ . Λ = 3.55 Ом –1 · см 2 · моль –1 ; α = 0.009; К = 1.15·10 –5 моль / л ; рН = 2.91. Пример__4.'>Пример 4. Эквивалентная электропроводность бесконечно разбавленных растворов NaCl, NaClO 3 и HCl при 25 о С равна , соответственно , 126.4; 114.7 и 426.0 Ом –1 · см 2 · моль –1 . Какова эквивалентная электропроводность беско - нечно разбавленного раствора HClO 3 при 25 о С ? Решение Согласно закону Кольрауша , 0 0 0 0 0 0 3 3 0 0 0 (NaCl) (Na ) (Cl ), (NaClO ) (Na ) (ClO ), (HCl) (H ) (Cl ), + − + − + − Λ = λ + λ Λ = λ + λ Λ = λ + λ 0 0 0 3 3 (HClO ) (H ) (ClO ). + − Λ = λ + λ Комбинируя приведенные уравнения , получим 14 0 0 0 0 3 3 1 2 1 (HClO ) (HCl) (NaClO ) (NaCl) 114.7 426.0 –126.4 414.3 ( Ом см моль ). − − Λ = Λ + Λ − Λ = = + = ⋅ ⋅ Ответ . 0 3 (HClO ) Λ = 414.3 Ом –1 · см 2 · моль –1 . Пример 5. В таблице приведены результаты первого ( грубого ) кондукто - метрического титрования некоторой слабой одноосновной кислоты 0.350- молярным раствором NaOH: указаны объем прибавленного титранта ( V NaOH ) и соответствующее сопротивление электрохимической ячейки ( R ). V NaOH , мл 0 2 4 6 8 10 12 14 R , Ом 2000 625 370 263 204 83.3 48.1 34.0 Определите на основе этих данных молярность раствора кислоты , если на ее титрование было взято 40 мл . Решение Построим график зависимости обратного сопротивления ячейки (1/ R ) от объема прибавленного титранта ( V NaOH ). Чтобы не иметь дело с очень ма - лыми числами , рекомендуется вместо величин 1/ R использовать 100/ R или 1000/ R . Точку эквивалентности Эк найдем по характерному излому на по - лученной зависимости ( см . рис .). Как видно , эквивалентный объем раствора NaOH составляет пример - но 8.5 мл . Отсюда NaOH NaOH кисл кисл ( Эк ) , c V c V ⋅ = ⋅ или NaOH NaOH кисл кисл ( Эк ) 0.350 моль / л 8.5 мл 0.074 моль / л 40 мл c V c V ⋅ ⋅ = = = . Ответ . с кисл = 0.074 моль / л . 15 Пример 6. Кадмий , предварительно осажденный на платиновую сетку ( электрод Фишера ), полностью растворили анодным током I = 140 мА в водном растворе K 2 SO 4 . Сколько г кадмия было осаждено на электрод Фи - шера , если время анодного растворения составило t = 1 час 48 мин ? Решение В растворе сульфата калия анодное растворение кадмия протекает по схеме : Cd → Cd 2+ + 2 e – . Массу растворившегося металла вычислим по закону Фа - радея : Cd Cd , 2 M It m F ⋅ = где Cd M – молярная масса Cd, F – постоянная Фарадея . Подставляя в эту формулу Cd M = 112.41 г / моль ; I = 0.140 А ; t = 6480 c и F = 96485 Кл / моль , находим Cd m = 0.528 г . Ответ . 0.528 г . Пример 7. При 298 К ЭДС гальванического элемента , составленного из хлоридсеребряного электрода с концентрацией KCl, равной 0.01 моль / л , и хингидронного электрода , приготовленного на основе исследуемого рас - твора , равна 0.150 В . Вычислите рН исследуемого раствора . Решение ЭДС цепи , составленной из исследуемого электрода и электрода сравнения , определяется по формуле : . . , иссл сравн E E = − E где 6 4 2 6 4 2 0 . C H O |C H (OH) 0.059pH, иссл E E = − и 0 . Ag,AgCl|Cl Cl 0.059lg сравн E E a − − = − . Поскольку раствор KCl малой концен - трации , полагаем Cl 0.01 a − = . Подставляя значения для Е иссл . и Е сравн . в формулу для ЭДС гальвани - ческого элемента и выражая рН , получим : ( ) ( ) 6 4 2 6 4 2 0 0 C H O |C H (OH) Ag,AgCl|Cl Cl pH lg 0.059 0.699 0.222 0.150 lg 0.01 3.54. 0.059 E E a − − − − = + = − − = + = E Ответ . рН = 3.54. |