Электрохимические методы контроля и защиты окружающей среды. Кравченко Т.А - 30 стр.

UptoLike

ВУЗ: 

ВГУ | Воронеж

Составители: 

Рубрика: 

30
Задача 2. Определить константу равновесия реакции, протекающей в
элементе
22
Zn|Zn(a 1)||Cu(a 1)|Cu
++
==
при 298 К.
Решение. Константа равновесия К реакции может быть вычислена по
уравнению
o
T,P
GRTlnK−Δ = . (46)
Стандартная энергия Гиббса
o
T,P
GΔ
связана с ЭДС элемента уравнением
oo
T,P
GzFE−Δ = , (47)
в котором Е
о
– стандартная ЭДС.
Из уравнений (46) и (47) получаем
o
RTln K zFЕ
=
(48)
или
o
zЕ
lg K
0,059
=
. (49)
По таблице стандартных потенциалов находим
22
oo o
Cu / Cu Zn / Zn
E E E 0,3391 ( 0,7611) 1,1002 В
++
=−=−−=
.
Следовательно,
2 1,002
lg K 37,295
0,059
⋅
==
;
37
К 1, 972 10=⋅
.
Задачи
1. ЭДС элемента Cd|CdI
2
, AgI (тв)| Ag равна 0,2860 В при 25
o
C. Определить
активность йодида кадмия в растворе.
Ответ: 0,0842 В.
2. Определите равновесное соотношение концентраций в редокс-системе
из двух электродов
22+3
4
MnO ,H ,Mn | Pt и Fe ,Fe | Pt
−+ + +
в водном рас-
творе при рН 1,0, пользуясь понятием ЭДС цепи. Можно ли использо-
вать соли двухвалентного железа для объемного определения перманга-
ната?
Ответ: 3,2
⋅
10
54
.
3. Воспользовавшись данными стандартных электродных потенциалов, оп-
ределите константы равновесия следующих реакций
1) Ag+Fe
3+
Ag
+
+Fe
2+
; 2) Zn+2H
+
Zn
2+
+H
2
; 3) Cu+2Ag
+
Cu
2+
+2Ag.
Ответ: 0,533; 6,3
⋅
10
25
; 3,89
⋅
10
15
.
4. ЭДС элемента
22
Cu | Cu (a ) || Cu (a 1) | Cu
++
==x
равна 0,0885 В при 298 К.
Определить
х
.
Ответ: х = 0,001.
5. Следующие данные относятся к цепи Zn|ZnSO
4
(m), PbSO
4
|Pb при 298 К:
m, моль/кг
m
RT
ln m, B
F
E, B
0,001000 0,03162 -0,17745 0,59714
0,005000 0,07071 -0,13611 0,56598
Напишите химические уравнения для процессов, протекающих в цепи.
Напишите уравнение Нернста для цепи, включающее моляльность m и
средний коэффициент активности ZnSO
4
. Примите, что PbSO
4
нерас-
                                              30
    Задача 2. Определить константу равновесия реакции, протекающей в
элементе Zn | Zn 2+ (a = 1) || Cu 2+ (a = 1) | Cu при 298 К.
    Решение. Константа равновесия К реакции может быть вычислена по
уравнению
                                     −ΔG oT,P = RT ln K .       (46)
Стандартная энергия Гиббса ΔG oT,P связана с ЭДС элемента уравнением
                                              −ΔG oT,P = zFE o ,                    (47)
в котором Ео – стандартная ЭДС.
     Из уравнений (46) и (47) получаем
                                    RT ln K = zFЕ o                                 (48)
или
                                                         zЕ o
                                                lg K =         .                    (49)
                                                        0,059
По таблице стандартных потенциалов находим
           E o = E oCu 2 + / Cu − E oZn 2+ / Zn = 0,3391 − (−0,7611) = 1,1002 В .
Следовательно,
                                2 ⋅ 1,002
                                              = 37,295 ; К = 1,972 ⋅ 10 .
                                                                        37
                   lg K =
                                 0,059

                                      Задачи
1. ЭДС элемента Cd|CdI2, AgI (тв)| Ag равна 0,2860 В при 25oC. Определить
   активность йодида кадмия в растворе. Ответ: 0,0842 В.
2. Определите равновесное соотношение концентраций в редокс-системе
   из двух электродов MnO −4 ,H + ,Mn 2+ | Pt и Fe 2+ , Fe3+ | Pt в водном рас-
   творе при рН 1,0, пользуясь понятием ЭДС цепи. Можно ли использо-
   вать соли двухвалентного железа для объемного определения перманга-
   ната? Ответ: 3,2⋅1054.
3. Воспользовавшись данными стандартных электродных потенциалов, оп-
   ределите константы равновесия следующих реакций
   1) Ag+Fe3+ Ag++Fe2+; 2) Zn+2H+ Zn2++H2; 3) Cu+2Ag+ Cu2++2Ag.
   Ответ: 0,533; 6,3⋅1025; 3,89⋅1015.
4. ЭДС элемента Cu | Cu 2+ (a = x) || Cu 2+ (a = 1) | Cu равна 0,0885 В при 298 К.
   Определить х. Ответ: х = 0,001.
5. Следующие данные относятся к цепи Zn|ZnSO4 (m), PbSO4|Pb при 298 К:
                                            RT
                m, моль/кг        m             ln m, B     E, B
                                             F
                 0,001000 0,03162 -0,17745 0,59714
                 0,005000 0,07071 -0,13611 0,56598
    Напишите химические уравнения для процессов, протекающих в цепи.
    Напишите уравнение Нернста для цепи, включающее моляльность m и
    средний коэффициент активности ZnSO4. Примите, что PbSO4 нерас-

Страницы