zadat-fkh
.pdf5.4 В закрытом сосуде при 20 0С и 720 мм рт. ст. содержится 0.006 м3 Н2. Какое количество воды необходимо добавить, чтобы парциальное давление Н2 в сосуде понизилось до 600 мм рт. ст.? Коэффициент абсорбции Н2 (α) равен 2,49.
5.5 При 20 0С один объем воды растворяет 0,3405 объема кислорода и 0,01696 обьема азота при 1,013.l05 Н/м2. Рассчитать процентное содержание О2 и N2 (масс %) при растворении воздуха, содержащего 20,9 об. % О2 и
79,1 об. % N2 в воде.
5.6При 15 0С растворимость водорода в воде и в водном растворе NаС1
(CNaCl=10 моль/л) характеризуется следующими коэффициентами абсорбции: 0,01833 и 0,01478 соответственно. Сколько килограмм Н2 растворится в l м3 раствора, содержащего 0,4 моль/л NaC1 при 15 0С и парциальном давлении Н2 равном l атм?
5.7Растворимость S02 в соляровом масле при 10 0С составляет 40,6 г/л, а при 0 0С равна 23,4 г/л. Определить молярную теплоту растворения SO2 .
5.8Рассчитать молярную концентрацию метана при насыщении воды метаном под парциальным давлением 1,013.105 Па и определить ∆Н
растворения, если при 0 0С α = 0,05563, а при 20 0С α = 0,03308.
5.9Растворимость молочной кислоты в 100 г Н2О составляет 35 г при 0 ºС и 6,76 г при 24,80 ºС. Рассчитать теплоту растворения кислоты в воде.
5.10Рассчитать растворимость кадмия в висмуте при 250 ºС, если
температура плавления кадмия 323 ºС; ∆НПЛ(Сd) = 1450 кал/моль.
5.11Рассчитать растворимость СО2 в 1 кг воды при 250 ºС и P = 0,26 105 Па, если константа Генри (K) CO2 = 7,492 10-3 г/(м3 Па).
5.12Рассчитать растворимость антрацена (М = 178,2) в толуоле (М = 92,1) при 100 ºС. Теплота плавления антрацена 6900 кал/моль, точка плавления
217 ºС.
5.13о-Дихлорбензол и м-дихлорбензол плавятся при 17,5 и 24,5 ºС соответственно; их теплоты плавления 8745 и 8545 Дж/моль. Принимая, что эти два вещества образуют идеальные растворы, определить температуру и состав эвтектики (графически).
5.14В закрытом сосуде при 20 ºС и 720 мм рт. ст. содержится 0,005 м3 Н2S. Какое количество воды надо добавить, чтобы парциальное давление H2S в
61
сосуде понизилось до 600 мм рт. ст.? Коэффициент абсорбции α для Н2S составляет 2,582.
5.15При 200 ºС и 600 мм рт. ст. 0,001 м3 воды поглощает 0,053.10-3 м3 N0. Вычислить коэффициент абсорбции.
5.16Константы Генри для О2 и N2 в воде при 0 ºС равны 1,91.107 и 4,09.107 мм рт. ст.. Рассчитать понижение температуры замерзания воды, вызванное
растворением воздуха при 1 атм. Состав воздуха: 80 об. % N2 и 20 об. % О2. Криоскопическая константа для воды составляет 1,86.
5.17Сухой воздух содержит 21 об. % 02. Рассчитать массу кислорода, растворенного в 0,001 м3 воды и насыщенного воздухом при 1 атм. и 298 К, если константа Генри для кислорода (К ) составляет 4,02.10-4 г/(м3.Па).
5.18Десятилитровый баллон с метаном при 25 0С содержит 1 л воды. Общее
давление в баллоне 740 мм рт. ст.. Сколько граммов метана растворено в воде? Для метана К = 31,4.106 мм рт. ст..
5.19 Прибор для получения газированной воды работает, выделяя СО2 при Р = 10 атм. Оценить состав получаемой газированной воды. Для СО2
К = 1,5.106 мм рт. ст..
5.20 Коэффициент абсорбции СО в H2O при 0 0С равен 0,0354. При Р = 1 атм и 0 0С 0,001 м3 СО смешали с 0,01 м3 воды. Вычислить объём СО, растворенного в воде при 0 0С и 1 атм. Определить конечное давление нерастворившегося остатка СО.
Задача 6
6.1 Какое количество иода останется в 0,001 м3 водного раствора после взбалтывания его с 0,1 10-3м3 CS2, если взят насыщенный раствор иода, а
растворимость равна 10-3 г на 3,616.10-3 м3, К = Сводн/Ссероугл= 0,00169. Ассоциации и диссоциации нет.
6.2 Коэффициент распределения иода между Н2О и четыреххлористым углеродом при 25 0С равен 0,0117. Какой объем ССl4 надо взять, чтобы однократным экстрагированием извлечь из 0,5 л водного раствора 99,9%; 90,0 % иода?
6.З При распределении уксусной кислоты между бензолом и водой получены следующие данные:
C,моль/л,в |
0,043 |
0,071 |
0,094 |
0,149 |
бензоле |
|
|
|
|
62
С, моль/л, в |
0,245 |
0,314 |
0,375 |
0,500 |
воде |
|
|
|
|
Графически определить Красп если в бензольном растворе уксусная кислота образует димеры.
6.4Какое количество иода останется в 1 л водного раствора, который был
насыщен при 18 0С после взбалтывания со 100 мл СS2? Растворимость иода при 18 0С в воде 0,28 г/л. Коэффициент распределения иода между СS2 и Н2О равен 590.
6.5Какой объем хлороформа потребуется, чтобы извлечь столько же иода, сколько его извлекается из 1 л водного раствора иода (С = 0,05 моль/л) сероуглеродом в объеме 0,1 л, если коэффициент распределения между водой и CS2 равен 0,0015, а между водой и СНСl3 0,0079?
6.6При 15 0С водный раствор янтарной кислоты, концентрация которого 0,7 г/100 мл, находится в равновесии с эфирным раствором, концентрация которого 0,13 г/100 мл. Определить концентрацию эфирного раствора, находящегося в равновесии с водным раствором, С = 0,2 моль/л.
6.7При 298 К раствор, содержащий 10,53 г/л фенола в амиловом спирте, находится в равновесии с водным раствором, содержащим 0,658 г/л фенола. Какое весовое количество фенола будет получено из 0,5 л водного раствора концентрации 37,6 г/л двухкратным экстрагированием амиловым спиртом? Для каждого экстрагирования берется по 0,1 л амилового спирта.
6.8 Вычислить, сколько фенола можно извлечь из 500 мл 0,4М водного раствора фенола при взбалтывании его дважды со 100 мл амилового спирта, если при 25 0С раствор, содержащий 10,53 г/л фенола в амиловом спирте, находится в равновесии с водным раствором, концентрация которого СФ = 0,658 г/л.
6.9Определить какой объем бензола надо взять для извлечения 90 % фенола
из 3 л раствора фенола в воде (Сф = 0,5 моль/л) при двукратном извлечении. Коэффициент распределения фенола между водой и бензолом равен 0,08.
6.10Определить концентрацию бензойной кислоты в воде после 2-х кратного извлечения ее диэтиловым эфиром. Исходная концентрация бензойной
кислоты равна 0,02 моль/л, объем раствора 2 л, объем диэтилового эфира 0,4 л. Коэффициент распределения бензойной кислоты между водой и диэтиловым эфиром равен 0,0110.
6.11 Определить какое количество фенола остается в 5 л водного раствора фенола (С = 0,4 моль/л) при трехкратном извлечении хлороформом. Общий
63
объем хлороформа 1,2 л. Коэффициент распределения фенола между водой и хлороформом 0,177.
6.12Сколько извлечется молочной кислоты из l л (С = 0,6 моль/л) раствора
молочной кислоты в СНСl3 при последовательном встряхивании с двумя порциями по 0,2 л воды? Коэффициент распределения между водой и СНСl3 молочной кислоты равен 49,26.
6.13Какой объем бензола потребуется, чтобы извлечь 80 % фенола из 1 л водного раствора бензола (С = 0,1 моль/л)? Коэффициент распределения фенола между водой и бензолом равен 0,36.
6.14Сколько граммов иода останется в 2 л водного раствора (С = 1,3 г/л)?
Коэффициент распределения иода между водой и CS2 равен 0,001695. Взбалтывание проводится трижды с 0,1 л CS2 каждый раз.
6.15 При распределении бензойной кислоты |
между бензолом и водой при |
||||||
19 0С были получены следующие данные, выраженные в моль/л: |
|||||||
Конц. |
в |
водн. |
0,00588 |
0,00884 |
|
0,0185 |
0,0280 |
слое C1 |
|
|
|
|
|
|
|
Конц. |
в |
бенз. |
0,0441 |
0,0940 |
|
0,397 |
0,795 |
слое С2 |
|
|
|
|
|
|
|
Вычислить значение К и n для данного распределения графическим способом.
6.16В одном литре раствора хлорной ртути в бензоле содержится 0,5 г HgCl2. Сколько извлечений необходимо сделать водой порциями по 20 см3, чтобы остаток соли в растворе составлял 1 масс.% от первоначального количества? Коэффициент распределения HgCl2 между бензолом и водой равен 0,084.
6.17Коэффициент распределения молочной кислоты между водой и хлороформом равен 49,26. Сколько молочной кислоты будет извлечено из
0,1 л (С = 0,8 моль/л) раствора молочной кислоты в СНСl3 при встряхивании с 0,1 л воды?
6.18При 25 ºС константа распределения I2 между амиловым спиртом и водой равна 230. Вычислить концентрацию иода в воде (моль/л), если 0,500 л амиловогo спирта, содержащего 10 г/л иода, взболтать с 2 л воды.
6.19При распределении уксусной кислоты между ССl4 и водой были получены данные в моль/л:
С (в СС14) |
0,292 |
0,363 |
0,725 |
1,070 |
1,410 |
|
|
|
|
|
|
С (в H2O) |
4,80 |
5,42 |
7,98 |
9,69 |
10,70 |
|
|
|
|
|
|
64
Вычислить с помощью графического способа К и n
6.20 При распределении фенола между водой и бензолом получены следующие данные (кмоль /м3 ):
С (в Н2О) |
0,0316 |
0,123 |
0,327 |
0,750 |
C (в C6H6) |
0,077 |
0,159 |
0,253 |
0,390 |
|
|
|
|
|
Вычислить значения коэффициента распределения К и n в формуле Нернста.
Задача 7
7.1Чему равны активность и коэффициент активности ацетона в растворе, если давление пара ацетона над раствором 710 мм рт. ст. при 56 °С (т.е. при нормальной температуре кипения). Содержание ацетона 95 масс. %.
7.2Вычислить активность и коэффициент активности фенола в растворе фенола с ацетанилидом С8Н9ОN, если при содержании фенола 12,54 г и
растворении в нем 0,172 С8Н9ОN (температура плавления фенола 41°С) он
O фен
замерзает при 39,05 С; ∆Hпл =11,26кДж/моль.
7.3Давление пара воды при 273 К составляет 610,48 Н/м2, а давление пара над 10 масс. %-ным раствором NaNOз равно 589,28 Н/м2. Определить активность и изменение химического потенциала воды в указанном растворе.
7.4Водный раствор 20 масс % серной кислоты при температуре 90 °С имеет упругость пара Р1= 465,86 мм рт. ст. Определить активность и коэффициент
активность воды в растворе, если Р°воды = 525,96 мм рт. ст..
7.5Давление пара воды при температуре 0°С Р°= 4,579, а давление пара над
12 масс. % раствором КNО3 Р = 4,32 мм рт. ст.. Определить активность воды в указанном растворе. Найти коэффициент активности воды.
7.6Вычислить активность и коэффициент активности бензола в
присутствии n-крезола (т =0,2341 моль/кг), если Т замерзания чистого бензола 5,53 °С, ∆Hпл. = 9832,4 Дж/моль, ∆T = 1,10 °С.
7.7 Технический диметиламин (ДМА) замерзает на 0,15 ниже температуры плавления (Т°пл = 180,97 К) чистого вещества. Молярный процент примесей 0,28 %. ∆Hпл. ДМА = 5941 Дж/моль. Найти активность и
коэффициент активности ДМА.
7.8 Давление насыщенного пара над чистой ртутью при 321 °С составляет 384,67 мм рт. ст., а над амальгамой висмута 250 мм рт. ст..
65
Молярная доля висмута в амальгаме равна 0,463. Определить активность и коэффициент активности ртути в амальгаме.
7.9 Чему равна активность воды в растворе СаСl2, если давление водяного
пара над ним равно 700 мм рт. ст. при 100 °С? Рассчитать коэффициент
активности воды, если концентрация СаС12 составляет 1,22 моль/л,
ρ = 1,3 г/ см3.
7.10 Чему равна активность воды в растворе, если давление водяного пара над ним 0,9333·105 Н/м2 при Т = 373 К?
7.11 Температура |
замерзания |
водного раствора сахара, моляльность |
которого 0,8 моль/кг, |
равна -1,6 |
°С. Криоскопическая константа воды |
равна 1,86. Определить активность и коэффициент активности сахара в растворе.
7.12 Какова активность воды в 10 масс. % растворе сахара, если при |
100 °С |
|
давление водяного пара над |
раствором равно 700 мм рт. ст.? |
Найти |
коэффициент активности воды. |
|
|
7.13 Определить активность и коэффициент активности глицерина в водном растворе (m = 0,05 моль/кг), если раствор замерзает при – 1,058 °С,
Ккр = 1,86.
7.14Температура кристаллизации магния равна 923 К, а кристаллизация магния из раствора, содержащего 0,055 мол % меди, 873 К. Определить активность и коэффициент активности магния. ∆Hпл.(Mg) = 4,73 кДж/моль.
7.15Зависимость между давлением пара ацетона, растворенного в СS2 и его молярной долей в растворе дана в таблице.
Х2 |
1,000 |
0,030 |
0,075 |
0,170 |
0,330 |
0,550 |
|
|
|
|
|
|
|
Р2,мм рт.ст. |
344,5 |
62 |
120 |
180 |
217 |
250 |
|
|
|
|
|
|
|
Определить активность и коэффициент активности ацетона в каждом растворе.
7.16 Давление пара воды при 0 °С составляет Р = 4,579 мм рт. ст., а давление пара 10 % - ного раствора NаNОз составляет 4,42 мм рт. ст.. Определить активность и коэффициент активности воды в растворе.
66
7.17 Температура кристаллизации PbС12 равна 769 К. Вычислить активность и коэффициент активности PbС12 в растворе, содержащем 10 мол. % КСl, если начало кристаллизации РЬС13 из раствора 733 К;
∆Hпл.( PbС12) = 24,29 кДж/моль.
7.18 Давление пара воды при 20 °С равно 17,535 мм рт. ст.. Вычислить давление пара над раствором, содержащим 10 г NН4Сl в 100 г Н2O, если
коэффициент активности воды равен 0,976.
7.19Определить активности компонентов в смеси ацетона и сероуглерода, если парциальные давления паров сероуглерода и ацетона соответственно
равны 438 и 217 мм рт. ст., а давление паров чистых СS2 и (СН3) 2СО при той же температуре равны 512,3 и 344,5 мм рт. ст. соответственно.
7.20Определить коэффициент активности камфары, если температура замерзания бензола 278,500 К, а раствора 0,2242 г камфары (М = 152,8) в 30,55 г бензола 278,150 К, Ккр = 5,15.
6. ЭЛЕКТРОХИМИЯ Задача 1
1.1Число переноса CI- в разбавленном растворе хлористого аммония равно
0,502, а эквивалентная электропроводность раствора NH4Cl при бесконечном разбавлении равна 130,5.10-4 См.м2/моль. Число переноса аниона уксусно-
натриевой соли равно 0,446, а эквивалентная электропроводность CH3COONa при бесконечном разбавлении равна 78,5.10-4 Cм.м2/моль. Определить эквивалентную электропроводность при бесконечном разбавлении
CH3COONН4.
1.2Вычислить произведение растворимости BaC2O4, если в насыщенном растворе:
χBaC2O4 = 9,66 10−4 Cм/ м,
χH2O =1,6 10−4 Cм/ м,
λ12Ba2+ = 54,4 10−4 См м2 / моль.
Соль диссоциирует нацело.
1.3 Вычислить значение удельной электропроводности насыщенной соли при |
|
20 oС, если для BaSO4: |
|
ПР = 1,1.10-10; |
λ∞ =123,1 10−4 ,См м2 / моль; χH2O = 4,4 10−6 См/ м. |
1.4 Эквивалентная электропроводность раствора KCl при 298 К изменяется с концентрацией:
67
С, моль/л |
|
0,02 |
0,01 |
0,005 |
0,001 |
|||
λ 104 См м2 / моль |
138,34 |
141,27 |
143,55 |
146,95 |
||||
Найти λ∞ . |
|
|
|
|
|
|||
1.5 Эквивалентная |
электропроводность |
уксусной кислоты при |
298 К и |
|||||
C =1,59 10−4 |
кмоль |
|
равна |
127,7 10−4 См м2 / моль. |
Вычислить |
константу |
||
м3 |
||||||||
|
|
|
|
|
|
|||
диссоциации и рН раствора. Взять данные о подвижностях из справочника.
1.6 Удельная электропроводность масляной кислоты при 25 °С и разбавлении 64 л/моль равна 1,812.10-2 См.м-1. Для неё λ∞ равна 380.I0-4 См.м2/моль.
Определить константу диссоциации и α при С = 0,025 мольл .
1.7Вычислить ионную силу, средние ионные коэффициенты активности
Na2SO4 в растворе, содержащем на I кг воды 0,005 моль МgSO4; 0,010 моль
LаСl3; 0,020 моль Na2SO4.
1.8Рассчитать концентрацию ионов водорода в растворе, содержащем в I л 0,20 моль адипиновой; 0,10 моль масляной и 0,15 моль уксусной кислот. Определить рН. Значения констант диссоциации взять из справочника.
1.9Применяя предельный закон Дебая-Гюккеля, вычислить значение
коэффициента активности при 20 °С для: I) 0,001 М раствора |
Ва(ОН)2; |
||||
2) 0,002 М AgNO3. A = 0,54. |
|
|
|
|
|
1.10 Вычислить константу диссоциации NН4ОН, если известно, что при |
|||||
данной температуре рН раствора при |
C = 0,1 |
|
моль |
равно 11,27. |
Ионное |
|
л |
||||
произведение Н2О = 0,71.10-14. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1.11 При 18 оС λNa + = 44,4. . 10−4 Cм м2/моль; |
λН+ |
= 315 10−4 См м2/моль |
|
||
λ∞(NaCH3COO)= 78,1 10−4 См м2 / моль. |
|
|
|
|
|
Найти λ∞ для СН3СООН и подсчитать её степень диссоциации при С=10-3 М, если при этой концентрации χ = 4,1 10−3 См м−1 .
1.12 |
Вычислить по предельному закону Дебая-Хюккеля коэффициенты |
|||
активности для: I) 0,001 М раствор КОН; 2) 0,002 М раствор Ва(NO3)2. |
||||
1.13 |
Для насыщенного раствора СuI2 вычислить значение удельной |
|||
электропроводности, если ПР = I,I.10-12; |
λCuI∞ |
2 =112,1.10-4 См.м2 |
/моль; |
|
χH2O =4,4.10-8 См/м. |
|
|
|
|
1.14 |
Эквивалентная электропроводность |
бензойной кислоты |
при |
|
68
разведении 512 л/моль равна 64,4·10-4 См.м2/моль. Определить концентрацию бензойной кислоты, при которой степень диссоциации 0,3; λ∞ равна
369,9.10-4 См.м2/моль.
1.15Молярная электропроводность 0,5 М раствора сернокислого калия при 298 К равна 162,7.10-4Ом-1.м2/моль. Определить удельную и эквивалентную электропроводности при этой температуре.
1.16Вычислить растворимость бромистого таллия в г/л, если в насыщенном растворе:
χTlBr = 2,158 10−2 См /м,
χH2O = 4,4 10−4 См/м,
λ∞TlBr =138,3 10−4 См м2/ммол
1.17 Абсолютные скорости движения ионов Sr2+ и Cl- при 291 К равны соответственно 5,2.10-8 и 6,8.10-8 м2/сек.В. Определить эквивалентные электропроводности и числа переноса ионов в данном растворе.
1.18 Вычислить α, Кдисс., концентрации ионов Н+, если при 25 °С для масляной кислоты (С3Н7СООН) при разведении 64 л/моль удельная
электропроводность χ=1,812·10-2 ом-1м-1; λ∞ =232,6·10-4 См.м2/моль.
1.19 |
Эквивалентная |
электропроводность |
растворов AgNO3 имеет |
|||||||
следующие значения |
|
|
|
|
|
|
||||
|
C, |
моль |
|
0,1 |
0,01 |
|
0,005 |
0,0002 |
0,0001 |
|
л |
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
λ 104 Cм м2 / моль |
94,33 |
107,81 |
|
110,04 |
113,89 |
114,56 |
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Найти значение λ∞ .
1.20Рассчитать концентрацию ионов водорода в растворе, содержащем в
I л 0,1 моль уксусной кислоты и 0,1 моль хлоруксусной кислоты при 298 К. Значения констант диссоциации кислот взять из справочника.
Задача 2 2.1 Составить химическую гальваническую цепь без переноса из электрода
первого рода и электрода второго рода. Определить знаки электродов. Записать реакции на электродах, общую реакцию, уравнения для потенциалов электродов.
2.2Рассчитать для 298 К ЭДС элемента
69
Pt, H 2 | (CH3COOH )|| (NH 4OH )| Pt, H 2
P =1 ат с = 0,1 с = 0,01 Р =1 ат
Данные о константах диссоциации взять из справочника.
2.3 ЭДC |
элемента |
Pb, |
PbI2 тв | I − || Pb2+ | Pb |
равна |
0,1728 |
B |
|
α I − = 1 |
α Pb 2 + |
= |
0 , 01 |
T = 298 |
|
|
|
Написать реакцию, протекающую в гальваническом элементе на электродах и найти константу равновесия.
2.4 Каково должно быть отношение между активностями HCI в двух растворах при t = I8 °C, чтобы диффузионный потенциал, возникший на их
границе, был равен 0,1В. Подвижности Н+ и Сl- соответственно равны
315.10-4 и 65,5. 10-4 См. м2/моль.
2.5 Вычислить электродный потенциал электрода Cl − | Hg2Cl2 , Hg в растворе
|
моль |
|
о |
|
|
KCl C = 0,1 |
|
;γ± = 0,769; |
ϕ |
|
= 0,268 В. |
л |
|
||||
|
|
|
|
|
|
2.6 Вычислить ЭДС следующей цепи
Ag | AgNO3 | AgNO3 | Ag
а= 0,1 а = 0,001
сучетом диффузионного потенциала.
2.7 Составить химический элемент с переносом, составленный из электродов, один из которых первого рода, а второй – окислительновосстановительный. Определить знаки электродов, записать реакции на электродах, суммарную реакцию, значение ϕ для обоих электродов.
2.8Написать уравнения электродных реакций и общее уравнение
химической реакции, протекающей в гальваническом элементе
Hg, Hg2Cl2 | KCl | AgClтв , Ag
Записать уравнения для ϕ электродов.
2.9Рассчитать из табличных данных, осуществима ли практически при
298 К в водном растворе реакция Agтв + Fe3+ = Fe2+ + Ag+.
Рассчитать константу равновесия реакции, составить гальванический элемент.
2.10 По данным стандартных электродных потенциалов рассчитать при
298 К константу равновесия реакции Zn + H2SO4 = Zn SO4 + H2(газ). Составить гальванический элемент.
2.11 По данным стандартных электродных потенциалов рассчитать при
70