Задачи по курсу «Теоретическая электрохимия»2014-2015

1. ЭДС медно-цинкового элемента, электролит которого (5М NaOH) насыщен цинкатом, равна 0, 89 В. Определите с помощью термодинамического расчета, какая из приведенных ниже элементных реакций является ЭДС-определяющей:

2. Стандартный электродный потенциал реакции ,

в кислой среде при 298, 2 К равен –1, 5В. Вычислить константу равновесия и стандартное изменение энергии Гиббса для токообразующей реакции. Устойчив ли цирконий в кислых растворах термодинамически?

3. Электрическая подвижность ионов калия в водном растворе при 25 ⁰С равна 0, 76 10^-7 м² В^-1 с^-1.Оценить подвижность калия в формамиде, если вязкость формамида в 3, 7 раза больше, чем вязкость воды.

4. Константа диссоциации гидроксида аммония 1, 79 10 ^-5. Найти концентрацию гидроксида аммония, при которой степень диссоциации равна 0, 01 и эквивалентную электропроводность этого раствора, если подвижности ионов при бесконечном разведении равны 73, 7 См см ²моль^-1 (для NH₄⁺) и
200 См см ²моль^-1 (для OH^- ).

5. При определении чисел переноса ионов Li⁺ в растворе LiCl с хлорсеребряными электродами после электролиза масса серебра, выделившегося в серебряном кулонометре, была равна 0, 517 г. Концентрация LiCl в среднем пространстве не изменилась и была равна 7, 618 мг на 1г воды. Концентрация в анодном пространстве уменьшилась и стала равной 7, 114 мг на 1г воды. Масса анодного слоя 128г. Найти число переноса Cl^–.

6. Вычислить величину диффузионного потенциала, возникающего при 291, 1 К на границе раздела растворов NaCl и NaOH одинаковой активности (а = 0, 001 моль/л). С какой стороны граница между растворами будет заряжена положительно? Подвижности ионов натрия, хлора и гидроксила равны соответственно 60; 65, 3 и 274 См см ² моль^-1.

7. Рассчитайте объем хлора (при н.у.) и массу кислорода, выделившихся при электролизе раствора хлорида натрия при токе 1250А в течении 85 мин, если выход по току хлора составляет 84%.

8. 150 г 12 % раствора хлорида меди (2) подвергли электролизу током силой 1, 2 А по полного осаждения меди. Вычислить время осаждения, количество образовавшегося вещества на аноде.

9. Рассчитать диффузионный потенциал на границе раздела двух растворов сульфата меди, если число переноса сульфат иона составляет 0, 63. Отношение активностей растворов составляет 4, 7. С какой стороны граница между растворами будет заряжена положительно?

10. Вычислить эквивалентную электропроводность при бесконечном разведении раствора AgIO₃, если значения этой величины для растворов NaIO₃, CH₃COONa, СH₃COOAg равны соответственно 76.9; 78.16; 88.8 См см²моль^-1.

11. Раствор HNO₃ был подвергнут электролизу в приборе для определения чисел переноса с платиновыми электродами. Катодное отделение содержало до электролиза 0, 18 и после электролиза 0, 166 моль нитрат-ионов. В серебряном кулонометре, включенном последовательно, выделился осадок серебра, эквивалентный 0, 083 моль нитрат ионов. Найти числа переноса ионов.

12. 200 г 10% раствора соляной кислоты подвергли электролизу в течение 2 ч током силой 1, 93А. Вычислить массовую долю кислоты в полученном по окончании электролиза растворе

13. Вычислите произведение растворимости AgBr при 298 К, если ЭДС цепи

(–) Ag, AgBr | KBr_(aq) | KCl_(aq) | AgCl, Ag (+)

c ₁ = 0, 1 M c ₂ = 0, 1 M

при 298 К составляет 0, 151 В. Произведение растворимости AgCl равно 1, 56 · 10^–10, молярные электрические проводимости KCl и KВr соответственно равны 128, 9 и 131, 8 См · см² · моль^-1 (молярные электрические проводимости даны для учета диффузионного потенциала).

14. Найти диффузионный потенциал на границе двух растворов AgNO₃ при 293, 2К, если отношение средних в этих растворах равно 6 и число переноса Ag⁺ равно 0, 47? Как зарядится граница раздела?

15. Цепь со стеклянным электродом

имеет ЭДС 0, 010 В при 295, 3 К. Коэффициент активности раствора соляной кислоты равен 0, 9294. Вычислить потенциал ассиметрии стеклянного электрода.

16. Рассчитать ЭДС элемента при 298, 2К, если электроды опущены в растворы концентрацией 0, 1 моль/л, а произведение растворимости составляет 1, 2·10^–12.

17. Стандартный потенциал кислородного электрода, на котором протекает реакция О₂ + 2 Н₂O + 4 е = 4 ОН^–

при 298 К равен 0, 401 В. Вычислите ЭДС кислородно-водородной цепи при 298 К в зависимости от давлений кислорода и водорода. Ионное произведение воды при этой температуре составляет 0, 74 × 10^–14.

18. Рассчитать ЭДС элемента при температуре 298 К, если произведение растворимости хлорида ртути составляет 1, 43× 10^–18. Концентрации растворов по 1·10^–3 М.

19. Потенциал электрода составляет –0, 92В относительно ртутносульфатного электрода в 0, 01н растворе сульфата натрия при 25⁰С. Каково значение потенциала электрода по нормальной водородной шкале?

20. Определите произведение растворимости Cd(OH)₂ при 298 К, если ЭДС элемента

(–) Cd, Hg | Cd(OH)_2(тв), NaOH | HgO_(т), Hg (+)

с = 1, 0 M

составляет 0, 8598 В, стандартный потенциал электрода Cd²⁺ | Cd, Hg равен –0, 352 В, а стандартный потенциал электрода OH^–|HgO, Hg составляет 0, 0984 В.

21. Рассчитать ЭДС элемента при 298, 2К, если электроды опущены в растворы концентрацией 0, 1 моль/л, а произведение растворимости составляет 1, 2·10^–12.

22. Рассчитайте при 298 К ЭДС элемента

Pt, Н₂ | H₂SO_4(aq) | Hg₂SO₄, Hg,

в котором электролитом является водный раствор H₂SO₄ с концентрацией 2 моль/дм³. Принять давление водорода равным 1, 013 · 10⁵ Па, а средние коэффициенты активностей растворов H₂SO₄ с концентрацией 3 и 4 моль/дм³ соответственно равными 0, 151 и 0, 184.

23. Оценить подвижность однозарядного иона при бесконечном разведении в глицерине, вязкость которого равна 1, 49 Па с, если его подвижность в бесконечно разбавленном водном растворе при 25⁰С равна 38, 7 10^-4 См см²моль^-1, а вязкость воды при этой температуре 0.894 10^-3 Па с.

24. Какому количеству протекшего электричества в газовом кулонометре соответствует объем кислорода и водорода, равный 0, 0169 мл (при н.у.)?

25. Определите изменение массы катода в кулонометре Ричардса, если известно, что при электролизе раствора серной кислоты в электролизере на катоде образовалось 8, 5 г водорода? Какое количество кислорода образуется при этом на аноде?

26. Для электролитического осаждения покрытия из медно-никелево-цинкового сплава (80% меди, 5 % никеля, 15 % цинка) использован цианистый электролит. Катодная плотность тока в процессе 3, 0 А/дм 2, выход по току сплава 80 %. Определить продолжительность осаждения на детали слоя сплава толщиной 150 мкм. Плотность сплава 8, 6 г/см³.

27. Вычислить коэффициент диффузии азотной кислоты при 25 ⁰С, если подвижности ионов водорода и нитрат иона соответственно равны 349 и 75 См см ² моль^-1.

28. Константа диссоциации масляной кислоты C₃H₇COOH равна 1, 54 10 ^-5. Вычислить степень диссоциации кислоты при разведении 1024 л^. моль ^-1, концентрацию ионов водорода и эквивалентную электропроводность при бесконечном разведении, если эквивалентная электропроводность при данном разведении равна 41, 3 См см ²моль^-1.

29. Число переноса Cl^‑ в растворе NaCl при 25 ⁰С равно 0, 605, а молярная электропроводность этой соли при бесконечном разведении 126, 5 См см²моль^-1. Число переноса аниона SO₄^2– в растворе K₂SO₄ составляет 0, 515, а молярная электропроводность K₂SO₄ при бесконечном разведении равна
307 См^.см^2.моль^-1. Определите молярную электропроводность раствора Na₂SO₄ при бесконечном разведении.

30. Рассчитать диффузионный потенциал на границе раздела двух растворов сульфата меди, если число переноса сульфат иона составляет 0, 63. Отношение активностей растворов составляет 4, 7. С какой стороны граница между растворами будет заряжена положительно?

31. Цепь со стеклянным электродом

имеет ЭДС, равную 0, 0070В при 298, 2К. Вычислить потенциал ассиметрии стеклянного электрода