1770

6.3.Разбавленные растворы электролитов

118.При 75°С давление пара воды равно 385 гПа. Оно понизилось на 4,92 гПа при растворении в воде массой 100 г хлорида аммония массой 22 г. Вычислите кажущуюся степень диссоциации хлорида аммония в этом растворе.

119. Вычислите давление пара раствора, содержащего в воде массой 44,7 г иодид кадмия массой 9,472 г при 80°С. Степень диссоциации соли в этом растворе равна 32,6%. Давление пара воды при этой температуре 473 гПа. 120. Раствор, содержащий бромид натрия массой 0,933 г в воде массой 33,5 г, замерзает при температуре 0,944°С. Вычислите кажущуюся степень диссоциации NaBr в этом растворе. Криоскопическая постоянная воды 1,86.

121. Определите температуру кипения раствора, содержащего в 1 кг воды 0,01 моль хлорида бария, если кажущаяся степень диссоциации его равна 87 %. Эбуллиоскопическая постоянная воды 0,512.

122.Определите осмотическое давление при 25°С раствора хлорида калия молярной концентрации 0,1 моль/л. Кажущаяся степень диссоциации КС1 в этом растворе 83 %.

123.Найдите молярную концентрацию раствора мочевины, который

изотоничен с раствором хлорида бария молярной концентрации 0,01 моль/л при 20°С. Кажущаяся степень диссоциации ВаС12 равна 87%. 124. Определите рН раствора уксусной кислоты молярной концентрации 1 моль/л, если степень диссоциации СН3СООН равна 0,4 %.

125.Вычислите концентрацию ионов водорода и гидроксида в растворах, рН которых равен 2,54 и 11,62.

126.Как изменится рН воды, если к 1 л ее прибавить: а) 0,01 моль едкого натра; б) 0,00126г азотной кислоты? Диссоциацию электролитов считать полной.

127.Сколько воды нужно прибавить к раствору уксусной кислоты молярной концентрации 0,1 моль/л и объемом 0,5 л, чтобы степень диссоциации ее увеличилась в два раза?

128.Константа диссоциации бензойной кислоты СбНзСООН равна 610-5, а константа диссоциации пропионовой кислоты С2Н5СООН - 1,4 10-5. Каково отношение концентраций ионов водорода в эквимолекулярных растворах бензойной и пропионовой кислот?

129.При 40°С константа ионизации NH40H равна 2,0 10-5. а) Чему равна концентрация ионов ОН- в 0,1 М растворе NH4OH? б) Чему равна концентрация ионов ОН- в 0,1 М растворе NH4OH, содержащем также 0,1 моль/л NH4C1?

160

6.4.Растворы сильных электролитов

130.Сравните ионные силы растворов: НВг, СаС12, Na2SO4, A1C13 и Na3PO4, имеющих молядьность, равную 0,1 моль/кг.

131.Вычислите ионную силу раствора, содержащего следующие соли (в

моль на 1 кг воды): 0,01 моль NaCl, 0,2 моль BaCl 2 и 0,05 моль A1(NO3)3.

132.Вычислите ионную силу раствора, содержащего следующие соли (в

моль на 1 кг воды): 0,1 моль KNO3, 0,01 моль K2SO4 и 0,02 моль FeCl 3.

133.Вычислите ионную силу раствора, содержащего следующие соли (в моль на 1 кг воды): 0,05 моль CuSO4, 0,01 моль А1С13 и 0,2 моль Na2SO4.

134.Вычислите ионную силу раствора, содержащего следующие соли (в

моль на 1 кг воды): 0,002 моль Zn(NO3)2, 0,05 моль NaNO3 и 0,001 моль

A12(SO4)3.

135. Вычислите ионную силу раствора ВаС12/Н2О = 0,05 моль/кг. Какова должна быть моляльность раствора КС1, чтобы его ионная сила была такой же величины?

136. Определите коэффициент активности иона Mg2+ в растворе, содержащем 0,004 мольMgCl2 и 0,002 моль А1Сl3 в 1 кг воды.

137.Определите коэффициент активности и активности иона Na+ в растворе, содержащем

0,01 моль NaCl, 0,01 моль СuCl2 и 0,002 моль ZnSO4 в 1 кг воды.

138.Вычислите активность ионов в водных растворах: а) 0,002

моль/кг ВаСl2; б) 0,01 моль/кг Аl2(SO4)3.

139.Растворимость PbJ2 в воде равна 1,4 1 0-3 моль/л. Вычислите произведение растворимости этой соли с учетом коэффициентов активности.

140. Растворимость Са(ОН)2. в воде равна 0,165 г в 100 г воды. Вычислите произведение растворимости Са(ОН)2 с учетом коэффициента активности. 141.Как и во сколько раз изменится растворимость АgзРО4 при растворении его в растворе (с=0,01 моль/кг) по сравнению с чистой водой?

142.Произведение растворимости BaSO4 равно 1,1 · 10-10. Определите растворимость BaSO4: а) в чистой воде; б) в растворе KCl/Н2О (с=0,01 моль/кг) и в) в растворе BaCl2/H2O (c=0,01 моль/кг). Сравните и объясните полученные результаты.

6.5.Электропроводность

143.Параллельные платиновые электроды с поверхностью 2,15 см2, находящиеся на расстоянии 10 см друг от друга, помещенные в 0,1 М раствор гидроксида калия при 18°С. Если к электродам приложить разность потенциалов 5 В, то через раствор пойдет ток силой 22,9 мА. Чему равна удельная и молярная проводимости раствора?

144.Сопротивление раствора масляной кислоты молярной концентрации, равной 1/64 моль/л, равно 2184 Ом. Измеренное в том же сосуде сопротивление хлорида калия молярной концентрации 0,01 моль/л равно 280,8 Ом,

161

а удельная проводимость его при 25°С равна 0,1412 См/м. Определите молярную электрическую проводимость масляной кислоты.

145.Удельная электрическая проводимость раствора едкого натра массовой долей 10% при 18°С равна 0,3124 См/см, а плотность его 1,113 г/см3.

Молярная электрическая проводимость раствора данного вещества при бесконечном разбавлении равна 217,5 См ·см2/моль. Вычислите кажущуюся степень диссоциации едкого натра и концентрацию гидроксид-иона в растворе.

146.Удельная электрическая проводимость раствора пропионовой кислоты (0,678 моль/л) при 18°С равняется 9,25·10-2 См/м. Молярная электрическая проводимость при бесконечном разбавлении равна 3,46·10-2 См·м-

2/моль. Вычислите степень диссоциации кислоты.

147.При 18°С удельная электрическая проводимость наиболее чистой во-

См·см-2 /моль. Вычислите степень диссоциации, ионное произведение и константу диссоциации воды.

148.Сопротивление раствора 0,307 М раствора AgNO3 при 18°С равно 404,3 Ом. Сопротивление 0,02 М раствора КСl в том же сосуде и при тех же условиях равно 4318 Ом, а удельная электропроводность его равна 0,002397 См/см. Вычислите удельную и молярную электропроводности раствора нитрата серебра.

149.В сосуд для измерения электропроводности помещены круглые платиновые электроды диаметром 1,34 см; расстояние между электродами 1,72см. Сосуд заполнен 0,05 н. раствором NаNОз. При напряжении в 0,5 В через данный раствор идет ток силой в 1,85 мА. Чему равны удельная и молярная электропроводности раствора?

150.Постоянная сосуда для определения сопротивления растворов равна 4,264 см-1. Вычислите сопротивление 0,2 М раствора нитрата калия, изме-

ренное в этом сосуде при 18°С. Молярная электропроводность этого раствора равна 98,7 См·см2/моль.

151.Удельная электрическая проводимость 30% раствора соляной кислоты при 18°С равна 0,662 См/см, а плотность этого раствора равна 1,152 г/см3. Определите молярную электропроводность раствора.

152.При 25°С удельная электрическая проводимость воды равна 5,5·10-8

См/см. Подвижность ионов водорода и гидроксид-иона при этой температуре соответственно равна 349,8 и 197,6 См·см2/моль. Вычислите степень диссоциации и ионное произведение воды.

162

7.Электрохимия

7.1.Электрохимическая термодинамика

153.Напряжение элемента Даниэля Zn|ZnSO4||CuSO4|Cu равно 1,1 В при 18°С. Чему равна максимальная работа реакции CuSO4 + Zn = ZnSO4 + Сu.

154.Нормальный электродный потенциал серебра Е° равен 0,8 В. Чему равен потенциал серебра в растворе его ионов с концентрацией 1 моль/л? Степень диссоциации нитрата серебра равна 0,58.

155.Напряжение цепи Ag|0,l н. AgNO3||NH4NO3||0,l н. KBr│AgBr│Ag

равно 0,65 В. Степени диссоциации AgNO3, KBr, AgBr (нас.) равны соответственно 0,80, 0,85, 1,0. Найдите растворимость и произведение растворимости бромида серебра.

156.Вычислите напряжение цепи Ag | 0,lн. AgNO3 || 0,01н. AgNO3│Ag, ес-

ли молярные электропроводности нитрата серебра равны (См·см2/моль): 0,1н. - 109,1, 0,01н. - 124,8.

157.Чему равен стандартный окислительно-восстановительный потенциал

реакции: 2FеСl2 + Н3АsО4 + 2НС1 = 2FеС1з + Н3АsО3 + Н2О при 18°С, если константа равновесия этой реакции равна 4,46·10-5.

158.Для элемента Ag|AgCl |Ag-Au молярная доля серебра в сплаве равна 0,5. При 673 К напряжение элемента равно 0,072 В. Вычислите активность и коэффициент активности серебра в сплаве Ag-Au.

159.Вычислите стандартный потенциал реакции Сu + 2Сl- = СuС1-2 + е,

исходя из того, что: Cu+ + e = Cu Е°=0,521 В, Сu + 2Сl- = СuС1-2 К=8,7·104.

160.Потенциал кадмиевого электрода в растворе нитрата кадмия

моляльностью 0,1 моль/кг при 25°С равен 0,441 В. Коэффициент активности Cd2+ равен 0,516. Вычислите стандартный электродный потенциал кадмия и сравните его с табличным значением.

161.При 25°С электродный потенциал серебра, погруженного в раствор

нитрата серебра моляльностью 0,2 моль/кг равен 0,747 В. Средний коэффициент активности Ag+ равен 0,657. Вычислите стандартный электродный потенциал серебряного электрода и сравните его с табличным значением.

162.Потенциал никелевого электрода в растворе сульфата никеля при 25°С равен 0,275 В. Вычислите активность ионов никеля в растворе.

163.Какова должна быть молярная концентрация ионов меди в растворе, чтобы электродный потенциал меди при 250С был равен нулю?

7.2.Законы Фарадея (начала электрохимической кинетики)

164.При реакции 2,3 г некоторого металла с одним из галогенов образовалось 5,85 г соли. Для полного электролиза расплава этой соли необходимо 9650 Кл электричества. Определите галоген.

165.Сколько времени следует пропускать ток силой 5А через раствор NaCl для получения 20 г едкого натра.

163

166.Никелевые электроды погружены в 1 М раствор сульфата, никеля. В результате электролиза через 1 час масса одного из электродов уменьшилась на 1,000 г. Чему равна сила тока? Что произошло с другим электродом? Напишите уравнения реакций.

167.Элемент Даниэля Zn|Zn2+||Cu2+|Cu подключён к миллиамперметру. В течение 20 мин сила тока была постоянной и равна 50 mА. Вычислите изменения массы электродов за время работы элемента.

168.При электролизе K2SO4 образовалось 140 мл кислорода. Сколько воды разложилось?

169.При электролизе расплава хлорида натрия массой 10 кг получилось 1800 л хлора. Какова массовая доля примесей в поваренной соли.

170. При электролизе водного раствора нитрата некоторого металла на платиновом электроде выделилось 1,08 г металла и 56 мл кислорода, измеренного при нормальных условиях. Определите металл.

171.Через последовательно включённые в цепь постоянного тока растворы нитрата серебра, сульфата меди и хлорида золота в течение 10 мин пропускали ток силой 5А. Сколько за это время выделилось на катодах серебра, меди и золота?

172.При электролизе водного раствора, содержащего натриевую соль некоторой одноосновной карбоновой кислоты, на аноде выделилась смесь газов со средней молярной массой 39,33 г/моль. Установите, соль какой карбоновой кислоты была подвергнута электролизу (газы С2Н6, СО2).

Контрольная работа №2 «Коллоидная химия» Дисперсные системы.

1.Размер частиц дисперсной фазы суспензии крахмала в воде равен 10-2 см, а размер частиц дисперсионной среды (молекул воды) 10-8 см. Во сколько раз частицы дисперсной фазы больше частиц дисперсионной среды?

2.Где выше степень дисперсности – в коллоидах или грубодисперсных системах? Ответ подтвердите расчётом.

3.Диаметр капли воды в тумане равен 5·10-5 см, а в дождевых облаках 10-3 см. Какова степень дисперсности капелек воды в тумане и дождевых облаках?

4.Определите степень дисперсности жира в соусах ручного и машинного изготовления, если размер шариков при ручном взбивании равен 2·10-3 см, а при машинном 4·10-4 см.

5.Вычислите количество шариков жира в 100 г соуса, содержащего 70% растительного масла, зная, что масса каждого шарика равна 31·10-12 г.

6.Рассчитать средний сдвиг аэрозоля с радиусом r = 10-7 м при 273 К за время t = 10с. Вязкость воздуха = 1,7·10-5 нс/м2. Как изменится сдвиг, ес-

ли радиус частиц дыма 10-6 м?

164

7.Определить осмотическое давление гидрозоля золота концентрации с = 2 кг/м3 с диаметром частиц d = 6·10-9 м и их плотностью 19,3·103 кг/м3, при температуре Т = 293К.

8.Вычислить средний сдвиг частиц в эмульсии типа масло в воде с радиусом частиц масла r = 6,5·10-6 м за время t = 10с; вязкость среды = 103 нс/м2, температура Т = 288 К.

9.Рассчитать и сравнить осмотическое давление двух растворов гидрозолей

АgCl одинаковой концентрации, но различной степени дисперсности: r1 = 30·10-9 и r2 = 55·10-9 м.

1. Вычислить коэффициент диффузии частиц сахарной пыли при радиусе частиц r=2·10-6 м, вязкости воздуха = 1,7·10-5 нс/м2 и температуре Т = 283 К.

2.Вычислить величину осмотического давления мучной пыли концентрации с = 1,5·10-3 кг/м3. Средний радиус частиц аэрозоля r = 2·10-8 м, плотность 2,2·103 кг/м3 и температура Т = 293К.

3.Определить численное значение числа Авогадро на основании следующих данных для дисперсной системы: среднее смещение частицы за время

t = 60с равно 10,65 мкм, радиус частицы r = 0,212 м, температура Т = 290К и вязкость дисперсионной среды = 1,1·10-3 нс/м2.

4.Определить частичную концентрацию гидрозоля Аl2O3, если его концентрация с = 0,3 г/л, коэффициент диффузии сферических частиц золя D

= 2·10-6 м2/сут., плотность Аl2O3 равна 4 г/см3, вязкость дисперсионной среды = 1·10-3 нс/м2, температура 293К.

5.Рассчитать осмотическое давление золя концентрации 2 кг/м3, если диаметр частиц равен 6·10-9 м, плотность их 19,3 г/см3, а температура 293К.

6.Рассчитать величину среднеквадратичного смещения частицы гидрозоля с радиусом частиц r = 10-6 м при Т = 283К за время t = 5c. Вязкость дисперсионной среды = 1,7·10-7 Па с.

7.Какова удельная поверхность 1 кг мучной пыли с диаметром частиц, равным 0,08·10-3 м? Плотность пыли 0,01 кг/м3.

8.Сколько частиц содержится в гидрозоле, если масса дисперсной фазы 2·10-3 кг, а средний диаметр частиц 5·10-8 м?

9.Рассчитать удельную и общую поверхность 2·10-3 кг металла, раздробленного на равильные кубики с длиной ребра 2·10-8 м. Плотность металла равна 1,3·103 кг/м3.

10.Рассчитать по формуле Ленгмюра величину адсорбции уксусной кислоты в растворе 0,5 кмоль/м3, максимальная адсорбция составляет 5·10-8 кмоль/м2, а параметр а равен 21.

11.Золь ртути состоит из шариков диаметром 2·10-7 м. Рассчитать суммар-

ную поверхность частиц и их общее число, если масса дисперсной фазы 2·10-4 кг, а плотность 13,5·103 кг/м3.

165

12.Используя нижеприведённые экспериментальные данные, построить графически изотерму адсорбции Фрейндлиха. Из графика определить значения констант К и 1/а в уравнении Фрейндлиха.

13.Константы уравнения изотермы адсорбции Фрейндлиха равны: К = 0,021 и а = 2. Найдите равновесную концентрацию уксусной кислоты в растворе, если 1 кг адсорбента поглощает 3,05 моля уксусной кислоты.

14.Удельная поверхность золя силикагеля 3·105 м2/кг. Плотность силикагеля 2,2 кг/м3. Рассчитать средний диаметр частиц золя.

15.На основании нижеследующих данных о адсорбции аскорбиновой кислоты углём при 298К графически определить постоянные в уравнении Фрейндлиха:

16.Допуская, что дисперсная частица – куб, с ребром, равным 2·10-8 м, и плотностью 8·103 кг/м3, рассчитать:

а) сколько частиц может получиться из 0,2·10-4 кг вещества; б) чему равна удельная и общая поверхность дисперсной фазы.

Поверхностные явления. Адсорбция.

17.Вычислите удельную и общую поверхность 1 г угольной пыли с диаметром частиц 8·10-3 см. Плотность угля 1,8 г/см3.

18.Вычислите удельную и общую поверхность 100 г эмульсии, содержащей 70% подсолнечного масла. Диаметр каждого шарика 2·10-4 см, плотность подсолнечного масла 0,92 г/см3.

19.Коллоидный раствор камфоры содержит в 1 см3 2·108 шарообразных частиц камфоры диаметром около 10-3 см. Подсчитайте общую поверхность вещества дисперсной фазы, содержащегося в 1 л такого раствора.

20.Одинаковые объёмы 1н. и 0,1н. растворов уксусной кислоты взбалтывались с одинаковыми навесками активированного угля. Одинаковые ли количества уксусной кислоты адсорбировались из обоих растворов?

21.Коробка противогаза содержит 40 г активированного угля. Какое количество хлора (в г) может быть поглощено противогазом, если 1 г активированного угля адсорбируется 235 мл хлора при нормальных условиях?

22.Поверхность 1 г силикагеля равна 465 м2. Сколько молекул брома поглощается 1 см2 поверхности адсорбента, если на 10 г силикагеля адсорбироваось 5 мг брома?

23.Постройте изотерму адсорбции по следующим данным:

166

24.При адсорбции уксусной кислоты из водного раствора 1 г древесного угля получены при достижении равновесия следующие данные:

Коллоидные растворы.

25.Напишите формулу мицеллы золя бромида серебра, полученного при взаимодействии разбавленного раствора бромида калия с избытком нитрата серебра.

26.Напишите формулу мицеллы сульфата бария, полученного при взаимодействии 10 мл 0,0001н. раствора хлорида бария и 10 мл 0,0001 н. раствора серной кислоты.

27.Какой объём 0,005н. раствора нитрата серебра нужно прибавить к 25 мг 0,0016н. раствора хлорида калия, чтобы получить отрицательный золь хлорида серебра? Напишите строение мицеллы золя.

28.Напишите формулу мицеллы золя берлинской лазури, полученного при взаимодействии К4[Fe(CN)6] c избытком хлорида железа (III).

29.Золь гидроксида железа (III) получен добавлением небольших количеств раствора хлорида железа (III)к кипящей воде. Напишите строение мицеллы золя гидроксида железа (III). Какой из электролитов: NaCl, CaCl2, AlCl3 – имеет наименьший порог коагуляции для полученного золя?

30.Для коагуляции 10 мл золя иодида серебра требуется 0,45 мл раствора нитрата бария концентрации 0,05 ммоль/л. Найдите порог коагуляции. 31.Какое количество раствора дихромата калия нужно добавить к 1000 мл золя гидроксида алюминия, чтобы вызвать его коагуляцию? Концентрация К2Сr2O7 0,01 моль/л, порог коагуляции 60 ммоль/л.

32.Вычислите частичную концентрацию золя сульфида мышьяка (III), содержащего 7,2 г Аs2S3 в 1 г раствора. Средний диаметр частицы составляет 10-5 см, а плотность твёрдого сульфида мышьяка (III) 2,8 г/см3.

33.Имеется два золя равной концентрации. Размер частиц дисперсной фазы первого золя составляет 10-6 см, а второго 10-7 см. У какого золя больше осмотическое давление и во сколько раз?

34.Сравните осмотическое давление двух золей одинаковой концентрации и при одинаковых условиях, но различной степени дисперсности: радиус частиц первого золя равен 3·10-7 см, а второго 6·10-7 см.

35.При пептизации оловянной кислоты соляной кислотой частично идёт реакция:

Н2SnO3 + 2HCl = SnOCl2 + 2H2O

167

Образующийся оксихлорид олова диссоциирует по уравнению SnOCl2 SnO2+ + 2Cl-

Электрофорезом установлено, что гранулы золя оловянной кислоты перемещаются к отрицательному полюсу. Дайте схему строения мицеллы оловянной кислоты.

45-60. Какое строение будет иметь мицелла, образовавшаяся в ходе реакции (см. табл.)? К какому электроду при электролизе будут перемещаться коллоидные частицы?

168

61-76 Для коагуляции золя использовали растворы следующих электролитов с одинаковой концентрацией (см.табл.). В каком случае для коагуляции потребовался меньший объём раствора электролита?

За 5 минут. На основании этих данных постройте кривую, откладывая по оси абсцисс концентрацию студня, а по оси ординат – скорость застудневания.

77. Золь BaSО4 получен смешением некоторых объемов Вa(NO3)2 и H2SO4. Написать формулу мицеллы, если в электрическом поле гранула перемещается к аноду. Какой электролит взят в избытке?

78. В каком объёмном соотношении следует смешать 0,029%-й раствор NaCl и 0,001н раствор AgNO3, чтобы получить незаряженные частицы золя AgCI? Плотность раствора NaCl равна !г/мл.

Написать формулы золей: А1(ОН)3, стабилизированного АlCl3, и SiO2, стабилизированного H2SiO3. Для какого из указанных золей лучшим коагулятором является FeCI3? Na2S04?

79.Написать формулу золя золота Аu, стабилизированного КаuО2. У какого из электролитов: NaCl, Na2SO4, ВаСl2 или FеС13 порог коагуляции будет иметь меньшую величину?

80.Написать формулы мицелл: А1(ОН)3, стабилизированной AlCl3; SiO2, стабилизированной H2Si3. Какой из электролитов - NaCl, Na2SO4, или FeCl3, является лучшим коагулятором для указанных золей?

169