Программа учебной дисциплины и контрольные задания по физической и коллоидной химии. Кондрашин В.Ю - 44 стр.

UptoLike

44
0
1·96500 Кл/моль ·0,7259B
ln28,29,
8,31 Дж/(моль · К)·298K
zF
K
RT
===
E
или К = 1,9310
12
.
Равновесные потенциалы полуреакций при указанных концентраци-
ях ионов Ag
+
и Br
рассчитаем по формуле Нернста для электрода первого
рода и для электрода второго рода:
(
)
0
4
Ag/Ag
8,31 Дж/(моль · К)·298K
0,7991Bln5·100,6040B;
1·96500 Кл/моль
K
EE
+
-
==+=
(
)
0
4
AgBr/Ag,Br
8,31 Дж/(моль · К)·298K
0,0732Bln5·100,2683B.
1·96500 Кл/моль
A
EE
-
-
==-=
ЭДС этого гальванического элемента составляет
000
0,60400,26830,3357B,
KA
EE=-=-=
E
а
r
G
токообразующего процесса
1·96500·0,3357B32400
Дж/моль.
GzF
D=-=-=-
E
Ответ.
0
0,7259
=
E
В, К = 1,9310
12
, Δ
r
G = –32,4 кДж.
Пример 8. Реакция второго порядка А + B С + D проводится в рас-
творе с начальными концентрациями [А]
0
= 0,060 моль/л
и [В]
0
=
= 0,080 моль/л. Через 60 мин концентрация вещества А уменьшилась до
0,025 моль/л. Рассчитайте константу скорости и периоды полупревращения
(образования или распада) веществ А, В, С и D.
Решение
Используем решение кинетического уравнения для реакции 2-го по-
рядка с разными начальными концентрациями:
0
000
1[A][B]
ln.
[A][B][A][B]
kt
æö
×
=
ç÷
èø
За t = 60 мин прореагировало по 0,060 0,025 = 0,035 моль/л
веществ А
и В. Текущие концентрации: [А] = 0,025 моль/л, [В] = 0,080 0,035 = 0,045
моль/л. Подставляя эти значения, находим константу скорости:
( )
110,025·0,080
·ln0,25
моль/(л · мин).
60 мин 0,0600,080 моль/л 0,060,045
k
æö
ç÷
==
ç÷
ç÷
-
èø
В реакции вещество А находится в недостатке, поэтому период его
полураспада равен периоду полуобразования веществ С и D и соответству-
ет превращению 0,030 моль/л веществ А и В:
                      zF � 0 1 · 96 500 Кл/моль · 0,7259 B
               ln K �       �                              � 28, 29,
                       RT      8,31 Дж/(моль · К) · 298 K
или К = 1,93∙1012.
      Равновесные потенциалы полуреакций при указанных концентраци-
ях ионов Ag+ и Br– рассчитаем по формуле Нернста для электрода первого
рода и для электрода второго рода:
                                  8,31 Дж/(моль · К) · 298 K
   EK � EAg� /Ag0 � 0,7991B �
                                      1 · 96 500 Кл/моль
                                                                       �       �
                                                             ln 5 · 10�4 � 0,6040 B;

                                       8,31 Дж/(моль · К) · 298 K
 E A � EAgBr/Ag0 , Br � � 0,0732 B �
                                           1 · 96 500 Кл/моль
                                                                           �       �
                                                                  ln 5 · 10�4 � 0,2683 B.

      ЭДС этого гальванического элемента составляет
                    � 0 � EK0 � EA0 � 0,6040 � 0,2683 � 0,3357 B,
а � r G токообразующего процесса –
            �G � � zF � � �1 · 96 500 · 0,3357 B � �32 400 Дж/моль.
Ответ. � 0 � 0,7259 В, К = 1,93∙1012, ΔrG = –32,4 кДж.


      Пример 8. Реакция второго порядка А + B → С + D проводится в рас-
творе с начальными концентрациями [А]0 = 0,060 моль/л и [В]0 =
= 0,080 моль/л. Через 60 мин концентрация вещества А уменьшилась до
0,025 моль/л. Рассчитайте константу скорости и периоды полупревращения
(образования или распада) веществ А, В, С и D.
                                 Решение
      Используем решение кинетического уравнения для реакции 2-го по-
рядка с разными начальными концентрациями:
                                            1        � [A] � [B]0 �
                              kt �                ln �            �.
                                       [A]0 � [B]0 � [A]0 � [B] �
      За t = 60 мин прореагировало по 0,060 – 0,025 = 0,035 моль/л веществ А
и В. Текущие концентрации: [А] = 0,025 моль/л, [В] = 0,080 – 0,035 = 0,045
моль/л. Подставляя эти значения, находим константу скорости:
        1               1                � 0,025 · 0,080�
 k�           ·                     ln ���               �
                                                        �� � 0, 25 моль/(л · мин).
     60 мин � 0,060 � 0,080� моль/л � 0,060 · 0,045�
      В реакции вещество А находится в недостатке, поэтому период его
полураспада равен периоду полуобразования веществ С и D и соответству-
ет превращению 0,030 моль/л веществ А и В:
                                                44