Поверхностные явления. Адсорбция (задача №2) Пример решения вариант №9

При изучении адсорбции брома углем из воды были получены следующие данные:

Равновесная молярная концентрация (Вг2), моль/л	0,00259	0,00659	0,01708	0,029975
Г, моль/кг	3,10	4,27	5,44	6,8

Определите константы b и Г_∞ в уравнении Ленгмюра графическим методом.

Решение:

Переведем моль/л в моль/м³, получим:

С (Вг2), моль/м3	2,59	6,59	17,08	29,975
Г, моль/кг	3,10	4,27	5,44	6,8
1/Г, кг/моль	0,32258	0,234	0,1838	0,147
1/С, м3/моль	0,3861	0,1517	0,58548	0,03336

1/Г_∞

→ Г_∞ = 8 моль/кг

→ b = 0,25

Уравнение Ленгмюра:

Гальванические элементы (задача №1)

1. ЭДС электрохимического элемента

Hg, Hg₂Cl₂ | KCl(aq) || AgNO₃(aq) | Ag

c₁=0,1M c₂=0,1M

при 298 К равна 0,399 В. Определите стандартный электродный потенциал серебряного электрода, если известно, что потенциал децимолярного каломельного электрода равен 0,336 В, а средний коэффициент активности AgNO₃ в 0,1 М растворе равен 0,77.

2. Вычислите ЭДС гальванического элемента

Zn | ZnCl₂(aq) | AgCl, Ag

c = 0,0102M

если средний коэффициент активности ZnCl₂ в указанном растворе равен 0,714, а стандартные потенциалы электродов Zn²⁺/ Zn и Сl^-/AgCl, Ag соответственно равны - 0,758 и 0,226 В.

3. Пользуясь данными справочника о стандартных электродных потенциалов рассчитайте ЭДС при 298 К. Напишите схему гальванического элемента в котором обратимо протекает реакция:

МnO₂ + 4Н⁺ + 2Fe²⁺ ↔ Mn²⁺ + 2Fe³⁺ + 2Н₂O

4. Вычислите ЭДС цепи при 298 К:

Pt, H₂ | HCl(aq) Cl₂, Pt

е сли: а) концентрация НС1 равна 1,0 М и парциальные давления газов по 1,013·10⁵ Па; б) концентрация НС1 равна 0,1 М и парциальные давления газов по 1,013·10⁴ Па. Средний коэффициент активности НС1 в 1 М растворе равен 0,809 и в 0,1 М НС1 - 0,796. Стандартный потенциал электрода

Pt, Cl₂ | Сl^- равен 1,360 В.

5. Элемент состоящий из водородною и каломеньного электродов, имеет ЭДС, равную 0,66 В при температуре 298 К. Рассчитайте рН раствора в водородном электроде, φ⁰_кал.эл. = 0,2412В.

6. Определите активность ионов кадмия в 0,025М растворе CdCl₂, если ЭДС элемента

Cd | CdCl₂(aq) || KCl(aq)| Hg₂Cl₂, Hg

c₁=0,025M c₂=0,1M

при 290 К равна 0,824 В. Потенциал децимолярного каломельного электрода равен 0,334 В, а стандартный потенциал кадмиевого электрода - 0,403 В.

7. Пользуясь таблицами стандартных потенциалов установите, в каком направлении идет химическая реакция в гальваническом элементе, составленном из следующих электродов:

Pt | Т1³⁺, Тl⁺ и Pt | Fe³⁺, Fe²⁺, если a_Tl³⁺/ а_Tl⁺ = 0,5; a_Fe³⁺/ a_Fe²⁺ =0,1.

Рассчитайте ЭДС при 298 К и напишите схему гальванического элемента.

8. Определите стандартный потенциал для каломельного электрода при 298 К, если ЭДС цепи

Pt, Н₂ | HCl(aq) | Hg₂Cl₂, Hg

p_H2=1,013·10⁵ Па с=0,1М

равна 0,398 В, а средний коэффициент активности для 0,1 М раствора соляной кислоты равен 0,796.

9. Вычислите ЭДС элемента:

Hg, Hg₂Cl₂| KCl(aq) || Ag N0₃(aq) | Ag

a = 1 c = 3

Стандартный электродный потенциал серебряного электрода равен 0,799 В. Средний коэффициент активности Ag NO₃ в 3,0 М растворе равен 0,252. Потенциал стандартного каломельного электрода равен 0,268 В.

10. Определите при 298 К ЭДС элемента

Н₂, Pt | CH₃COOH(aq) | HCOOH(aq) | Pt, Н₂

c₁=0,5M c₂=1M

Константа диссоциации муравьиной кислоты 1,8·10^-4, уксусной - 1,8·10^-5. Укажите знаки электродов элемента. Давление газообразного водорода в обоих электродах одинаково.

11. Вычислите при 298 К ЭДС и напишите схему концентрационного элемента, составленного из двух серебряных электродов, погруженных в растворы 0,01 и 0,1 М AgNO₃ соответственно. Число переноса аниона NO₃^- в растворе равно 0,527. Коэффициент ак­тивности нитрата серебра для более концентрированного раствора равен 0,872; для 0,01 М раствора примите равным 1.

12. Рассчитайте ЭДС элемента при 298 К

Н₂, Pt | CH₃COOH(aq) || NH₄OH(aq) | Pt, H₂

p₁ c₁=0,1M c₂=0,01M p₂

при одинаковых значениях давления газообразного водорода. Константа диссоциации ук­сусной кислоты и гидроксида аммония соответственно равны 1,8·10^-5 и 1,7·10^-5. Произ­ведение растворимости воды примите равным 1,2·10^-14. Расставьте знаки электродов в элементе.

13. Под каким давлением находится водород в левом полуэлементе, если ЭДС элемента

H₂, Pt | HCl(aq) | Pt, H₂

p₁(H)=? c=0,1M p₂=1,013·10⁵ Па

при 298 К равна 0,0059 В, если средний коэффициент активности ионов HCl в 0,1 М растворе равен 0,8.

14.Расчитайте ЭДС элемента при 298 К

Н₂, Pt | KOH(aq) || HCl(aq) | Pt, H₂

с₁=0,1М с₂=0,1М

если средний коэффициент активности ионов НСl в 0,1 М растворе равен 0,796, а средний коэффициент активности ионов КОН в 0,1 М растворе равен 0,8.

15. ЭДС элемента

Н₂, Pt | HCl(aq) | AgCl, Ag

при 298 К и Р_H2 = 1,013·10⁵ Па равна 0,322 В. Напишите токообразующие реакции и рассчитайте рН раствора НСl.

16. Какова при 298 К ЭДС элемента

H₂, Pt | HCOOH(aq) || CH₃COOH(aq) | Pt, H₂

p₂ = 1,013·10⁵ Па с₁ = 0,01М с₂ = 0,1М

Средние коэффициенты активности принять одинаковыми. Константы диссоциации ук­сусной и муравьиной кислот соответственно равны 1,8·10^-5 и 1,8·10^-4.

17. Вычислите активность лития в амальгаме при 298 К, если ЭДС элемента

Li, Hg | LiCl(aq) | AgCl, Ag

c = 1M

равна 2,2 В. Стандартный потенциал амальгамы лития равен - 2,044 В. Коэффициент ак­тивности раствора хлорида лития примите равным 0,744.

18. Рассчитайте активность НСl и средний коэффициент активности в водном 0,01 M рас­творе, если при 298 К ЭДС элемента равна 0,463 В.

Н₂, Pt | HCl(aq) | AgCl, Ag

p_H2 = 1 c = 0,01M

Значение стандартного потенциала хлорсеребряного электрода равно 0,2224 В.

19. Для электрохимического элемента

Zn | ZnSO₄(aq) | PbSO₄, Pb

при 298 К ЭДС равна 0,558 В при концентрации ZnSO₄ равной 0,005 М. Напишите химические уравнения для процессов протекающих в цепи и определите средний коэффициент активности раствора ZnSO₄.

20. Вычислите при 298 К ЭДС элемента

Pt, H₂ | H₂SO₄(aq) | Hg₂SO₄, Hg

p_H2 = 1,013*10⁵ Па c = 2M

если средний коэффициент активности раствора H₂SO₄ равен 0,12.

21. Вычислить ЭДС элемента.

Pt | Ti⁴⁺, Ti³⁺ || Sn⁴⁺, Sn²⁺| Pt

a=l, a=l a=l, a=l

Значение стандартных потенциалов для электродов Ti⁴⁺, Ti³⁺ и Sn⁴⁺, Sn²⁺ соответственно равны 0,04 и 0,15 В. Написать окислительно-восстановительную реакцию работы элемента.

22. Рассчитать ЭДС и дать схему гальванического элемента, в котором обратимо протека­ет реакция

2FeCl₂ + H₃AsO₄ + 2HC1 ↔ 2FeCl₃ + HAsO₂ + 2H₂O

при Р=1,013·10⁵ Па, Т=298 К.

Активность ионов, участвующих в реакции a_Fe²⁺= 0,005М, a_h3AsO4 = 0,2М

a_Fe³⁺ = 0,02M, a_HAsO2 = 0,1М

а_H+ = 0,01М

a_H2O = 1M

23. Определите знаки электродов амальгамного концентрационного элемента Cd(Hg) | CdSO₄(aq) | Cd(Hg)

a₁ a₂

Рассчитайте ЭДС этого элемента при 298 К. если a₁=4,3·10^-2 моль/л и а₂=4,3·10^-3 моль/л.

24. Вычислите при 298 К концентрационного элемента

Pt | Fe³⁺, Fe³⁺ || Fe²⁺, Fe³⁺ | Pt, если активности ионов равны:

a₁(Fe³⁺) = 0,l a₂(Fe³⁺) = 0,4

a₁(Fe²⁺) = 0,5 a₂(Fe²⁺) = 0,04

25. ЭДС гальванического элемента при 298 К составленного из 2-х стеклянных электродов, погруженных в растворы хлорводородной кислоты равна 0,118 В. Вычислите рН водного раствора НСl в первом электроде, если рН раствора НСl во втором электроде равна 3. Считаем, что мембраны стеклянных электродов идентичны.