zadat-fkh

298 К константу равновесия реакции Cu + 2Ag + → Cu2+ + 2Ag Составить гальванический элемент.

2.12 Для окислительно-восстановительного элемента

написать уравнение реакций на электродах, суммарное, вычислить константу равновесия реакции и ЭДС элемента.

2.13 ЭДС элемента Pt, H 2 | H + || KCl 0,1н| HgCl2тв , Hg равна 0,2 В. Определить рН раствора, соприкасающегося с водородным электродом.

2.14Для окислительно-восстановительного элемента

Pt | Co3+, Co2+ || MnO −4 , Mn2+ | Pt

а = 0,10 0,006 0,01 0,007

написать уравнения реакций на электродах, суммарное уравнение, вычислить константу равновесия реакции и ЭДС элемента.

2.15 Составить гальваническую цепь без переноса из электрода второго рода и газового электрода. Определить знаки, записать реакции на электродах, суммарную реакцию. Записать уравнения для ϕ каждого из электродов.

2.16Рассчитать стандартный электродный потенциал полуэлемента

по данным о произведении растворимости AgI и нормальном электродном потенциале Ag+ Ag (взять из справочника).

2.17 Как должны быть составлены элементы, чтобы в них протекали реакции:

а) Zn +2 Fe3+ → Zn2+ + 2 Fe2+, б) H2 + Cl2 → 2 HCl?

2.18 Составить гальванический элемент с переносом, состоящий из электрода второго рода и окислительно-восстановительного электрода. Записать реакции, протекающие на электродах, уравнения ϕ для каждого электрода.

2.19 Составить гальванический элемент с переносом, состоящий из газового электрода и электрода второго рода. Записать реакции на электродах, суммарную реакцию, уравнения ϕ для каждого электрода. Определить константу равновесия реакции.

2.20Вычислить ЭДС следующей концентрационной цепи при 25 °С,

71

Pt, H2 | HCl | HCl | H2, Pt a=2 a=0,5

с учетом диффузионного потенциала.

Задача 3

3.1 Тепловой эффект реакции Pb + Hg2Cl2 = PbCl2 + 2Hg равен -22710 кал при 298 К. ЭДС элемента, работающего за счет этой реакции, возрастает на 0,000145 В при повышении температуры на 1 °C. Определить ЭДС элемента и изменение энтропии при 298 К. Составить элемент. Записать реакции, протекающие на электродах.

3.2 Тепловой эффект реакции Pb + 2AgCl → PbCl2 + 2Ag равен -25170 кал. ЭДС элемента, работающего за счет этой реакции, равна 0,4900 В при 25 °С. Определить ЭДС элемента при 20 °С. Составить элемент. Записать реакции на электродах.

3.3 Для реакции, протекающей в гальваническом элементе

C6 H 4O2 + 2H + = C6 H 4 (OH )2 + 2e E = 0,6990 −7,4 10−4 (T − 298).

Найти при 273 К ∆Н, Е, ∆G, ∆S .

3.4Написать уравнения реакций, протекающих на электродах, и суммарное уравнение реакции, протекающей в элементе

Zn | ZnCl2 | AgClтв , Ag

m = 0,555моль/ кг.

Вычислить при 273К ∆Н и количество тепла, выделяющегося при обратимом протекании реакции, константу равновесия, используя

Определить при 363 К ЭДС, ∆G, ∆Н. Составить гальванический элемент. Записать реакции на электродах, уравнения для электродных потенциалов.

3.7Для реакции, протекающей в гальваническом элементе

72

Hg2CI2 + Zn → 2Hg + ZnCI 2

E =1+9,4(T −288) .

Вычислить Е, ∆G, ∆Н, ∆S при 273 К. Записать реакции на электродах, составить гальванический элемент.

3.9 В элементе Cu | Cu(CH3COO)2 || Pb(CH3COO)2 | Pb ЭДС при 288 К

равна 0,476 В. Тепловой эффект реакции равен 16520 кал. Написать уравнение реакции и определить, какое количество тепла из окружающей среды поглощает элемент для своей работы.

3.10 Для реакции, протекающей в гальваническом элементе

Ag +CI − + H + → AgCI + 12 H2

E = 0,2224 −6,4 10−4 (T −298).

Найти при 273 К Ка, ∆Н, Е, ∆G. Составить гальванический элемент.

3.11 Для реакции, протекающей в гальваническом элементе

Cd + Hg2 SO4 (ттв. = CdSO4 + 2Hg

E =1,083 − 4,06 10−5 (T − 293).

Вычислить при 293 К Е, ∆G, ∆Н, константу равновесия.

3.12 Для реакции, протекающей в гальваническом элементе

Pb + 2AgI = PbI2 + 2Ag

E = 0,259 −1,38 10−4 T.

Вычислить при 343 К Е, ∆G, ∆Н, теплоту, выделяющуюся при обратном проведении процесса, Ка. Составить гальванический элемент, записать реакции на электродах.

3.13Для реакции, протекающей в гальваническом элементе

Zn + 2AgCl = ZnCl2 + 2Ag

E =1,125 − 4,02 10−4 T.

При 343 К вычислить Е, ∆G, ∆Н, теплоту обратимо проведенного процесса, Ка. Составить гальванический элемент, определить знаки электродов, записать реакции на электродах.

3.14 Для реакции, протекающей в гальваническом элементе:

73

Cd + 2AgCl → CdCl2 + 2Ag

3.15ЭДС элемента, работающего за счет реакции

Ag + 12 Hg2Cl2 → AgCl + Hg

равна 0,0455 В при 25 °С и 0,0421 В при 20 °С. Определить ∆F, ∆Н, Ка и ∆S при 25°С. Составить гальванический элемент, определить знаки электродов, записать реакции на электродах.

3.16 Определить тепловой эффект, максимальную работу, Ка и ∆S реакции, протекающей в гальваническом элементе:

ЭДС =1,015 B

Zn + 2AgCl = ZnCl2 + 2Ag t = 0o C

dE = −4,02 10−4 B / K

dT

Составить гальванический элемент. Записать реакции на электродах.

3.17 Для реакции, протекающей в гальваническом элементе

Zn + Hg2SO4 = ZnSO4 + 2Hg

Е = 1,4328 - 1,19 .10-3 (Т - 288).

Вычислить при 278 К Е, ∆G, ∆Н, Ка.

Составить гальванический элемент, записать реакции на электродах.

3.18ЭДС элемента, работающего за счет реакции

H2 + 2 AgBr → 2 Ag + 2 HBr, изменяется с температурой по уравнению Е = 0,07131 - 4,89.10-4 (t - 25) - 3,45.10-6 (t-25)2.

Определить тепловой эффект этой реакции при 45 °С. Составить гальванический элемент. Определить знаки электродов, записать реакции на электродах.

3.19ЭДС гальванического элемента, работающего за счет реакции

Cd + PbCl2 → CdCl2 + Pb

равна 0,1886 В при 298 К; dЕ /dТ = - 4,8·10-4 В/К.

Определить тепловой эффект реакции и изменение энтропии.

3.20Для реакции, протекающей в гальваническом элементе

Pb + Hg2Cl2 = PbCl2 + 2Hg Е = 0,5353 + 1,45 .10-4 Т.

Вычислить при 298 К Е, ∆G, ∆Н и теплоту обратимо проведенного процесса. ∆Н сравнить с вычисленной из теплот образования. Составить гальванический элемент, записать реакции, протекающие на электродах.

74

Задача 4

4.1В ванне нагрузкой 1,90 А за I час 11 мин получен на детали электролитический осадок вольфрамокобальтового сплава. Масса осадка 2,13 г. Полученное покрытие состоит из 34 масс.% вольфрама, 66% кобальта.

Электролит ванны содержит Na2WO4 и Na2CoO2. Каков выход по току для сплава и для его отдельных компонентов?

4.2Электролитическое осаждение на деталях цинкового покрытия толщиной 18 мкм производится при катодной плотности тока 2,0 А/дм2 и выходе по току 98%. Какова необходимая продолжительность процесса?

Изобразить поляризационные кривые. Записать реакции, протекающие

на электродах. Определить продукты реакции, если электролит – сернокислый цинк. Плотность цинка 7,14 г/см 3.

4.3Электролитическое цинкование деталей осуществлялось в течение 22 мин при плотности тока 3,0 А/дм2 со средним выходом по току для цинка 85%. Сколько цинка осаждается на детали поверхностью 2,7 дм2 за время процесса? Какова при этом средняя толщина покрытия?

Изобразить поляризационные кривые для электролиза сернокислого

цинка. Записать протекающие реакции на электродах, определить продукты реакции. Плотность цинка 7,14 г/ см 3.

4.4При электролитическом кадмировании детали поверхностью 1,4 дм2 за 32 мин процесса получено кадмиевое покрытие толщиной 18 мкм. При этом

на катоде выделилось 37,8 мл H2 при н.у.. Какова величина выхода по току для кадмия? Какой силы ток был использован при кадмировании? Плотность кадмия 8,65 г/см3.

4.5Какова продолжительность электролитического осаждения слоя меди толщиной 28 мкм: а) из медно-цианистых ванн при плотности тока 3,0 А/дм2

и выходе по току 75%, валентность меди в растворе +1; б) из сернокислотных медных ванн при плотности тока 3,0 А/дм2 и выходе по току 99%. Валентность меди +2.

4.6Нанесение на детали золота толщиной 3 мкм производится в цианистом электролите (валентность Аu +I) при катодной плотности тока 0,3 А/дм2 с

выходом по току 70%. Рассчитать продолжительность процесса золочения, удельный расход золота на I дм2 покрытия. Плотность золота 19,32 г/см3.

4.7При индировании детали поверхностью 32 см2 в электролите, содержащем In(BF4)3, за 35,5 мин при плотности тока 2,0 А/дм2, получено индиевое покрытие общей массой 0,165 г. Каков выход по току для индия и его средняя толщина на детали? Плотность индия 7,3 г/см3.

4.8В цианистую ванну для исправления брака в качестве анодов завешены

75

омеднённые детали с общей поверхностью 522 дм2 и средней толщиной медного покрытия 17 мкм. Ток 500 А; валентность Cu +1; плотность меди 8,9 г/см3. Сколько времени необходимо для полного снятия медного слоя с деталей, если анодный выход по току 95%?

4.9Последовательно с лабораторной ванной цинкования включён медный кулометр (прибор для определения количества электричества по массе

выделившейся меди). За 20 мин процесса цинкуемая деталь с рабочей поверхностью 1,4 дм2 увеличилась в массе на 1,82 г. За это же время на катоде медного кулометра высадилось 2,10 г меди. Рассчитать выход по току

для цинка; среднюю толщину цинкового покрытия; среднюю катодную плотность тока в ванне цинкования. Плотность цинка 7,14 г/см3.

4.10За 20 мин гальванического цинкования плотностью тока 3,2 А/дм2 на детали поверхностью 0,80 дм2 выделилось 62,7 мл водорода, собранного при 23 °С и давлении 752 мм рт.ст. Рассчитать выход по току и среднюю толщину цинкового покрытия. Изобразить поляризационные кривые, если электролит сернокислый.

4.11В ванну цинкования нагрузкой 80 А одновременно загружено 15 кг деталей с удельной поверхностью 19,2 дм2/кг. Какова длительность процесса покрытия для получения цинкового осадка толщиной 15 мкм, если выход по

току равен 90%? Изобразить поляризационные кривые, если электролит – сернокислый цинк. Плотность цинка 7,14 г/см3.

4.12Процесс электролитического никелирования проводится при катодной плотности тока 4,0 А/дм2 с выходом по току 96%. Толщина слоя на деталях 25 мкм. Рассчитать продолжительность процесса при никелировании 1м2

деталей; расход электроэнергии при напряжении на ванне 5,0 В и потерях напряжения 10 %; (Ni2+).

4.13Кадмиевые аноды, имеющие толщину 10 мм, эксплуатируются в ванне кадмирования при плотности тока 1,5 А/дм2. Анодный выход по току 101 %. Анодные остатки составляют 15 % от первоначальной массы анодов. Какова продолжительность эксплуатации двусторонне работающего анода?

4.14Рассчитать электрохимический эквивалент тройного сплава: 90 масс.%

свинца, 8% олова, 2% меди. Электролит содержит Pb2+, олово 2-х - валентное; медь — 1-валентную.

4.15 После 1 час 10 мин катодного осаждения Рb из электролита, содержащего Рb(BF4)2 при плотности тока 3,0 А/дм2 на деталях поверхностью 1,2 дм2 осадилось 14,7 г Рb. Рассчитать выход по току; объем выделившегося водорода; среднюю толщину свинцового покрытия.

76

4.16Какова продолжительность электролитического осаждения слоя олова

толщиной 15 мкм: а) из электролита, содержащего Na2SnO3 при плотности тока 3,0 А/дм2 и Вт =60%; б) из сернокислых электролитов SnSO4 при плотности тока 4,0 А/дм2 и Вт =90%.

4.17Для получения покрытия из сплава томпак (90 масс.-% меди и 10

масс.-% цинка) использован электролит, содержащий Na2Zn(CN)4 и KCu(CN)2 при плотности тока 3,0 А/дм2; Вт =80%. Плотность осадка 8,6 г/см3. Какова продолжительность осаждения на деталях слоя томпака толщиной 150 мкм?

4.18Из электролита, содержащего Рb2+ и Sn2+ получено покрытие

толщиной 8 мкм из сплава, содержащего 50 масс. % Рb и 50 масс. % Sn.

Катодная плотность тока 1,0 А/дм2; Вт = 100 %. Какова продолжительность процесса электролиза? Плотность сплава 8,7 г/см3.

4.19При электролизе cтаннатно-цианистого раствора, содержащего

Na2SnO3, Na2Zn(CN)4 на детали осадилось 0,570 г оловянно-цинкового сплава (71 масс-% олова и 29 масс-% цинка). Ток равнялся 1,30 А, время электролиза 31 мин. Каков выход по токудля сплава?

4.20Бронзовое покрытие толщиной 15 мкм содержит 15 % олова, 85 % меди. Катодная плотность тока 3,0 А/дм2, выход по току 68 %. Плотность осадка бронзы 8,89 г/см3. Какова необходимая продолжительность процесса бронзирования? В растворе Cu1+, Sn4+.

7. КИНЕТИКА Задача 1

1.1 Константа скорости реакции 2 порядка CH3COOC2H5 + NaOH CH3COONa + C2H5OH равна 5,4 мин-1 (кмоль/м3)-1 при Т=298К. Сколько процентов эфира прореагирует за 10 минут, если исходные концентрации щелочи и эфира одинаковы и равны 0,02 кмоль/м3?

1.2 Некоторое вещество А смешано в равных количествах с В и С (С = 1 кмоль/м3). По истечении 1000 секунд половина А прореагировала. Сколько

К = 39,1 (л/моль)мин-1 при 0 °С. Был приготовлен водный раствор 0,004 М по нитроэтану и 0,005 М по Na ОН. Через какое время прореагирует 90 % нитроэтана?

77

1.4Активность атомов полония за 14 дней уменьшилась на 6,85 %. Определить константу скорости распада и период полураспада полония.

1.5В некоторой мономолекулярной реакции половина взятого количества вещества распадается за 1000 с. Рассчитать, сколько времени нужно для разложения 0,9

первоначального количества исколько времени(с) требуется для завершения реакции на 99%.

1.6Концентрация атомов трития в воздухе около 5·10 -15 кмоль/м3. Период полураспада тритияоколо12 лет. Через скольколетраспадется90 % трития, содержащегосяввоздухе, еслинеучитыватьпополнениятритиязасчетреакциисинтеза?

1.70,01 н раствор СН3СООС2Н5 омыляется 0,002 н раствором NaОНна10 % за 33 мин. За сколько минут пройдет при той же температуре омыление на 10 %, если концентрацияNaОНбудетравна 0,005? Реакциявторогопорядка.

1.8Реакция омыления уксусноэтилового эфира едким натром второго порядка. 0,01 М раствор уксусноэтилового эфира омыляется 0,002 М раствором NaОН на 10 % за 23 минуты. Какизменитсяэтовремя, еслиуменьшитьконцентрацииреагирующихвеществв пятьраз?

1.9Определить время, в течение которого прореагирует 90 % муравьиного

альдегида, если смешать 1 литр раствора Н2О2 (С = 1моль/л) с 1 литром раствора муравьиного альдегида (С = 0,5 моль/л). К = 0,7544 ч-1 моль-1·л.

Порядок считать по молекулярности. НСОН + Н202 'НСООН + Н2О.

1.10Реакция НСОН + Н2О2 ' НСООН + Н2О имеет второй порядок. При смешении равных объемов растворов Н2О2 (С = 1моль/л) и муравьиного альдегида той же концентрации через 2 часа концентрация муравьиной кислоты становится 0,215 моль/л. Вычислить константу скорости реакции и определить время, за которое прореагирует половина исходных веществ.

1.11Константа скорости реакции 2-го порядка

СН3СООС2Н5 + NaОН 'СН3СООNa + С2Н5ОН

равна 5,4 кмоль -1·мин -1·м3. Сколько процентов эфира прореагирует за 10

мин, если исходные концентрации щелочи и эфира одинаковы и равны 0,02 кмоль/м3?

1.12Константа скорости некоторой реакции 1 порядка равна 2,06·10-3 мин-1. Определите, сколько % исходного вещества разложится за 25 минут и сколько времени потребуется для разложения 95 % исходного вещества.

1.13В сосуде имеется 0,025 г радона. Период полупревращения радона равен 3,82 дня. Какое количество радона останется в сосуде через 14 дней?

78

1.14В течение часа подвергается распаду 1/6 часть некоторого радиоактивного элемента. Определить период полупревращения этого элемента.

1.15Разложение перекиси водорода в водном растворе представляет собой реакцию 1 порядка. Количество перекиси в реагирующей смеси определяли

титрованием проб одинакового объема раствором KМnO4. В начальный момент реакции было израсходовано на титрование 22,8 мл KМnO4 через 10 мин – 13,8 мл, через 20 – 8,25 мл. Вычислить среднее значение К скорости этой реакции.

1.16Константа скорости распада радиоактивного вещества составляет 0,00507 дн-1. Определить время, в течение которого вещество разложилось на

90 %.

1.17Разложение перекиси водорода в водном растворе идет по первому порядку. Константа скорости этой реакции 0,05081 мин-1. Определить время, за которое перекись водорода распадется на 50 и 99,9 %.

1.18К 20 мл раствора тростникового сахара (С = 20 г/л) добавили такой же объем раствора соляной кислоты. Определить скорость инверсии сахара в

начальный момент времени и когда прореагирует 75 % сахара. Константа скорости этой реакции 9,67·10-3 мин-1. Реакция первого порядка.

1.19При изучении реакции инверсии сахара получили следующие данные:

Определить количество прореагировавшего сахара (в %) и наблюдаемый угол вращения через 2 часа после начала реакции.

Показать, что реакция является реакцией первого порядка и найти среднее значение константы скорости.

Задача 2

2.1 Фенилдиазахлорид разлагается по уравнению C6H5N2Cl2 ' C6H5Cl + N2. В опытеприначальнойконцентрации10г/лбылиполученыследующиерезультаты:

79

N2),см3

Определитепорядокиконстантускорости.

2.2 Укажитепорядокинайдитеконстантускоростиреакции С6Н5СССОNa+I2→ C6H5ICCICOONa.

Исходныеконцентрацииэквивалентны

где а – количество 0,1 н раствора гипосульфита, израсходованное на титрование 25 мл пробы.

2.3 Укажитепорядокинайдитеконстантускоростиреакции

С12Н22О11 +Н2 О→ C6H12O6 + C6H12O6.

Исходныеконцентрацииэквивалентны

2.4 Для превращения цианида аммония в мочевину при Т = 308,2 К были найдены следующие периоды полураспада при различных исходных концентрациях:

Какого порядка эта реакция?

2.5 Определитьпорядокреакцииинайтиконстантускорости реакции СН3СООС2Н5 + NaОН 'СН3СООNa + С2Н5ОН

2.6Монохлоруксуснаякислотавзаимодействуетсводой(водавбольшомизбытке) CН2СlCООН + Н20 'СН2ОНСООН + НCl

Результат титрования проб одинакового объема раствором щелочи приведен

Определить порядок реакции, вычислить константу скорости и рассчитать, сколько времени необходимо после начала реакции, чтобы все три кислоты присутствовали в эквивалентных количествах.

80