Химия. Методичка1 3928

26.	Чему равняется рН 5 %-го раствора NH4OH ( = 1.03 г / мл)?
27.	Сколько граммов 5 %-го AgNO3 раствора требуется для реак-

ции со 120 мл раствора AlCl3 с сэкв = 0.6 моль/л?

28.Вычислите, при какой концентрации уксусной кислоты (моль/л) 92 % ее будут находиться в недиссоциированном состоянии.

29.Рассчитайте константу диссоциации одноосновной слабой кислоты НА, если в растворе соли КА с с = 0.1 моль/л степень гидролиза соли равна 0.08.

30.Вычислите, какой должна быть массовая доля слабой кислоты

НСООН в растворе с плотностью 1 г/мл, чтобы концентрация ионов водорода составляла 8.4 · 10–3 моль/л.

Те м а 7. Растворы неэлектролитов

1.Каким будет давление пара над раствором, который содержит сахарозу массой 13,68 г и воду массой 90,00 г, при 65 ºС? Давление водяного пара при той же температуре равно 25,0 кПа.

2.Давление пара раствора, содержащего 0,05 моль вещества в воде массой 90 г, равно 52,47 кПа при 34 ºС. Чему равно давление водяного пара при этой температуре?

3.Анилин (C6H5NH2) массой 3,1 г растворен в эфире массой 40,2 г. Давление пара полученного раствора равно 813,9 кПа, а давление пара чистого эфира при той же температуре составляет 863,8 кПа. Рассчитайте молекулярную массу эфира.

4.При Т = 293 К давление насыщенного пара над водой равно

2,34 кПа. Сколько граммов глицерина C3H5(OH)3 надо растворить в 180 г воды, чтобы получить давление пара на 133,3 Па меньше?

5.Давление пара над раствором 10,5 г неэлектролита в 200 г аце-

тона равно 21854,4 Па. Давление пара ацетона (CH3)2CO при этой температуре 23939,35 Па. Найдите молекулярную массу неэлектролита.

6.Давление водяного пара при 50 ºС равно 12 334 Па. Вычислите

давление пара раствора, содержащего 50 г этиленгликоля C2H4(OH)2 в 900 г воды.

7.Давление водяного пара при 70 ºС равно 31,173 кПа. Найдите понижение давления пара для раствора глюкозы с массовой долей

11,86 %.

8.Рассчитайте молярную массу неэлектролита, если 28,5 г этого вещества, растворенного в 785 г воды, вызывает понижение давления

41

водяного пара над раствором на 52,37 Па при 25 ºС. Давление пара над чистым растворителем равно 7375,9 Па

9. Вычислите давление насыщенного пара над раствором, содержащим 6,4 г нафталина (С10Н8) в 90 г бензола (С6Н6) при 20 ºС. Давление насыщенного пара над бензолом при данной температуре 9953,82 Па.

10.Навеска вещества массой 12,42 г растворена в 500 см3 воды. Давление пара полученного раствора при 20 ºС равно 3732,7 Па. Давление водяного пара при той же температуре равно 3742 Па. Рассчитайте мольную массу растворенного вещества.

11.Рассчитайте температуру кипения Ткип и температуру замерзания Тзам водного раствора глицерина С3Н8О3 с массовой долей 15 %.

12.Чему равна молярная масса растворенного в 500 г бензола неэлектролита массой 76,1 г, если Тзам понизилась с 5,4 ºС до 0,3 ºС?

13.На сколько повысится Ткип и понизится Тзам раствора по сравнению с чистой водой, если в 100 г воды растворить 60 г сахарозы

С12Н22О11?

14.Какую массу глицерина С3Н5(ОН)3 нужно растворить в 500 г воды, чтобы повысить температуру кипения на 1,5 К?

15.Раствор, содержащий неэлектролит массой 0,512 г в бензоле массой 100,000 г, кристаллизуется при 5,296 ºС. Температура кристаллизации бензола равна 5,500 ºС. Вычислите мольную массу растворенного вещества.

16.Вычислите температуру кристаллизации водного раствора мочевины ((NH2)2CO), содержащего мочевину массой 5 г в воде массой 150 г.

17.Раствор, содержащий камфору (C10H16O) массой 3,04 г в бензоле массой 100,00 г, кипит при 80,714 ºС. Температура кипения бензола 80,200 ºС. Вычислите эбуллиоскопическую константу бензола.

18.Вычислите массовую долю (%) глицерина (С3Н8О3) в водном растворе, зная, что этот раствор кипит при 100,39 ºС.

19.Вычислите мольную массу неэлектролита, зная, что раствор, содержащий этот неэлектролит массой 2,25 г в воде массой 250,00 г, кристаллизуется при температуре –0,279 ºС.

20.Сколько мочевины ((NH2)2CO) следует растворить в воде массой 250 г, чтобы температура кипения повысилась на 0,26°?

21.Чему равно осмотическое давление раствора неэлектролита при 27 ºС, если в 500 см3 раствора содержится 0,6 моль вещества?

42

22. Осмотическое давление раствора мочевины ((NН2)2СО) при

0ºС равно 6,8 · 105 Па. Найдите ее массу в 1 дм3 раствора.

23.Рассчитайте осмотическое давление раствора при 25 ºС, содержащего 225 г сахарозы в 5 л раствора.

24.Неэлектролит массой 11,5 г содержится в 250 см3 раствора. Осмотическое давление этого раствора при 17 ºС равно 12,04 · 105 Па. Определите мольную массу неэлектролита.

25.Определите осмотическое давление при 20 ºС раствора сахара с массовой долей С12Н22О11 4 % и плотностью 1,014 г/см3. Ответ выразите в Па и атм.

26.Какова масса растворенного в 1,5 л раствора анилина С6H5NH2, если осмотическое давление такого раствора при 17 ºС равно 193 кПа?

27.Сколько молей неэлектролита должен содержать 1 л раствора, чтобы его осмотическое давление при 25 ºС было равно 2,47 кПа?

28.Раствор, в 100 мл которого находится 2,30 г вещества, обладает при Т = 298 К осмотическим давлением, равным 618,5 кПа. Определить молекулярную массу вещества.

29.Рассчитайте осмотическое давление раствора, если к 100 мл

0,5 М водного раствора сахарозы C12H22O11 добавлено 300 мл воды при температуре 25 ºС.

30.Определите осмотическое давление раствора сахарозы при тем-

пературе 0 ºС, если при 20 ºС осмотическое давление этого же раствора равно 1,066 · 105 Па.

Т е м а 8. Электрохимические процессы

Задание 1

Дан электрод (см. вариант в табл. 13).

1.Подберите электролит и запишите электродную реакцию (см. приложение 5).

2.Запишите уравнение Нернста для расчета равновесного потенциала для данного электрода.

3.Обозначьте гальванический элемент, составленный из вашего электрода и стандартного водородного электрода. Для этого гальванического элемента напишите уравнения электродных реакций и суммарную (токообразующую) реакцию в гальваническом элементе.

43

						Т а б л и ц а 13
	Номер	Электрод	Номер	Электрод	Номер		Электрод
	варианта		варианта		варианта
	1	Ni	11	Pb	21		Ti
	2	Pt|O2	12	Sn	22		Mg
	3	Co	13	Cr	23		Ga
	4	Ag	14	Au	24		In
	5	Fe	15	Tl	25		Pd
	6	Pt|Cl2	16	Hg	26		Mo
	7	Mn	17	Al	27		Cd|CdO
	8	Cu	18	Pt	28		Rh
	9	Ag|AgCl	19	Cd	29		Hg|Hg2Cl2
	10	Zn	20	Bi	30		Zr

Задание 2

Даны электроды (см. вариант в табл. 14).

1.Подберите электролиты и обозначьте гальванический элемент, составленный из ваших электродов.

2.Запишите уравнения электродных реакций и суммарную (токообразующую) реакцию в гальваническом элементе.

3.Рассчитайте равновесные потенциалы для данных электродов (парциальное давление газа для газовых электродов во всех случаях равно 101 кПа).

4.Рассчитайте напряжение гальванического элемента.

Та б л и ц а 14

	Номер		Гальванический элемент
		Электрод 1		Электрод 2
	варианта
		Электрод	аионов (моль/л)	Электрод	аионов (моль/л)
	1	Cu	0.01	Pb|PbSO4	0.5
	2	Pt|O2	0.001	Sn	0.2
	3	Pt|H2	0.02	Cr	1.2
	4	Ag|AgCl	0.4	Au	0.3
	5	Co	0.25	Hg|Hg2Cl2	0.3
	6	Pt|Cl2	0.45	Hg	0.4

44

О к о н ч а н и е т а б л. 14

	Номер		Гальванический элемент
		Электрод 1		Электрод 2
	варианта
		Электрод	аионов (моль/л)	Электрод	аионов (моль/л)
	7	Mn	0.03	Zn|Zn(OH)2	0.1
	8	Cu	0.11	Pt|H2	0.002
	9	Ag|AgCl	0.01	Cd	0.2
	10	Zn	0.04	Pb|PbCl2	0.1
	11	Pt/O2	0.0001	Bi	0.3
	12	Al	0.22	Ag|AgCl	0.4
	13	Ag|Ag2S	0.1	Ni	0.5
	14	Tl	0.14	Pb|PbSO4	0.15
	15	Ag	0.06	Pt|Cl2	1
	16	Pb	0.2	Cu|Cu(OH)2	0.02
	17	Ag|AgCl	0.11	Pt|H2	0.1
	18	Zn	1.1	Pt/O2	0.1
	19	Hg|HgCl2	0.15	Cd	0.2
	20	Au	0.33	Pt|Cl2	0.03
	21	Zn|Zn(OH)2	0.01	Mn	0.5
	22	Pt|H2	0.035	Cr	0.3
	23	Fe	0.25	Ag|Ag2S	0.01
	24	Cu	0.5	Hg|Hg2Cl2	0.01
	25	Pt|O2	0.001	Pb	0.2
	26	Pt|Cl2	0.15	Hg|Hg2Cl2	0.2
	27	Ag|AgCl	0.1	Cr	0.5
	28	Ni	0.2	Zn|Zn(OH)2	0.001
	29	Ag|Ag2S	0.02	In	0.1
	30	Sn	1.0	Pb|PbSO4	0.01

45

Задание 3

Дано уравнение суммарной реакции гальванического элемента

(табл. 15).

1.Обозначьте гальванический элемент.

2.Запишите электродные реакции.

3.Рассчитайте стандартное напряжение гальванического элемента

EГЭ0 .

4. Исходя из EГЭ0 рассчитайте rG0.

		Т а б л и ц а 15
Номер варианта	Суммарная реакция
1	Ni + H2SO4 = NiSO4 + H2
2	Cu + 2 AgNO3 = Cu(NO3)2 + 2 Ag
3	Fe + CuSO4	= Cu + FeSO4
4	Zn + Pb(NO3)2	= Zn(NO3)2 + Pb
5	Cu + Hg(NO3)2	= Cu(NO3)2 + Hg
6	2Cr + 3CuCl2 = 2CrCl3 + 3Cu
7	Sn + AgNO3 = Sn(NO3)2 + 2 Ag
8	CuSO4 + Ni = NiSO4 + Cu
9	Sn(NO3)2 + Zn = Zn(NO3)2 + Sn
10	Fe + Pb(NO3)2	= Fe(NO3)2 + Pb
11	Mn + CuCl2	= MnCl2 + Cu
12	Sn(NO3)2 + Fe = Fe(NO3)2 + Sn
13	2Cr + 3SnCl2	= 2CrCl3 + 3Sn
14	Pb + Cu(NO3)2 = Pb(NO3)2 + Cu
15	Mn + FeSO4	= MnSO4 + Fe
16	Sn + CuCl2	= Cu + SnCl2
17	2AgNO3 + Pb = Pb(NO3)2 + 2Ag
18	Ti + 2FeSO4 = Ti(SO4)2 + 2Fe
19	Fe + Cu(NO3)2 = Fe(NO3)2 + Cu
20	Mn + Pb(NO3)2 = Mn(NO3)2 + Pb
21	Ni + 2AgNO3 = 2Ag + Ni(NO3)2

46

		О к о н ч а н и е т а б л. 15
Номер варианта	Суммарная реакция
22	Zn + Cu(NO3)2	= Zn(NO3)2 + Cu
23	Sn + CuCl2	= Cu + SnCl2
24	Hg(NO3)2 + Pb = Pb(NO3)2 + Hg
25	Mn + NiSO4	= MnSO4 + Ni
26	2AgNO3 + Fe = Fe(NO3)2 + 2Ag
27	3Mn + 2CrCl3	= 2Cr + 3MnCl2
28	Zn + Ni(NO3)2	= Ni + Zn(NO3)2
29	2AgNO3 + Zn = Zn(NO3)2 + 2Ag
30	Cu(NO3)2 + 2Tl = 2TlNO3 + Cu

Задание 4. Разновариантные задачи по гальваническим элементам

1.Гальванический элемент состоит из серебряного электрода, по-

груженного в раствор AgNO3 с активностью 0.5 моль/л, и стандартного водородного электрода. Каково равновесное напряжение элемента? Напишите уравнения катодной и анодной реакций и суммарной реакции.

2.Чему равно равновесное напряжение элемента, образованного цинковым электродом, погруженным в раствор ZnSO4 с активностью

0.1моль/л, и свинцовым электродом, погруженным в раствор Pb(NO3)2 с активностью 0.2 моль/л. Напишите уравнения катодной и анодной реакций и суммарной реакции.

3.Составьте таблицу электродных потенциалов цинка при сле-

дующих значениях концентраций ионов цинка в раствореl, 0.1, 0.001

и0.0001 моль/л. (Принять активности равными концентрациям.)

4.Гальванический элемент состоит из хлорного электрода, по-

груженного в раствор HCl с активностью 1 моль/л при давлении Cl2 101 кПа, и нормального водородного электрода. Каково равновесное напряжение элемента? Напишите уравнения катодной и анодной реакций и суммарной реакции.

5. Два медных электрода погружены один в раствор СuSO4 с активностью ионов Cu2 + 2 моль/л, а другой в раствор CuSO4 с активностью ионов Cu2 + 0.2 моль/л. Чему равно равновесное напряжение такого элемента? Объясните причину возникновения напряжения.

47

6.Как должны быть составлены гальванические элементы, чтобы

вних протекали следующие реакции:

1) Cd + CuSO4 = CdSO4			+ Cu;
2) Ag + + H2 = Ag + 2 H			+ ;
3)	H2 + Cl2 = 2 HCl;
4)	3 Zn + 2 Fe3 +	= 3 Zn2 + + 2 Fe.
Вычислите стандартные напряжения для этих гальванических эле-
ментов.
7.	Равновесное	напряжение концентрационного элемента

Cu | Cu2 + || Cu2 + | Cu равно 0.029 В. Какова активность ионов Сu2 + возле правого электрода, если активность этих ионов возле левого электрода равна 1 моль/л?

8. Напишите реакции и вычислите потенциалы следующих электродов:

1)Cd | Cd2 + (аCd2 + = 0.1 моль/л);

2)Pt | Cl2 | Cl – (аCl– = 0.01 моль/л);

3)Pb | Pb2 + (аPb2 + = 0.001 моль/л).

9. Определите активность ионов кадмия в гальваническом эле-

менте Fe | Fe2 + (аFe2 + = 0.6 моль/л) || Cd2 + (аCd2 + = x) | Cd, если равно-

весное напряжение элемента равно 0.03 В.

10. Обозначьте гальванический элемент, напишите уравнения электродных реакций, суммарной реакции, если элемент состоит из Ni и Cu пластин, опущенных в раствор, содержащий собственные ионы с

aNi2 + = 10–2 моль/л и aCu2 + = 10–2 моль/л. Рассчитайте напряжение гальванического элемента. Изменится ли напряжение и как, если концен-

трация ионов уменьшится в 10 раз?

11. Запишите электродные реакции и вычислите потенциалы для следующих электродов:

1)Cu | Cu2 + (аCu2 + = 0.1 моль/л);

2)Pt | O2 |OH– (aOH– = 0.01 моль/л);

3)Sn | Sn2 + (aSn2 + = 0.001 моль/л).

12.Гальванический элемент состоит из марганцевой и железной пластинок, погруженных в растворы солей марганца и железа с активностью 1 моль/л. Каково равновесное напряжение элемента? Напишите уравнения катодной и анодной реакций и суммарной реакции.

13.Составьте схемы двух гальванических элементов, в одном из которых цинк является положительным электродом, а в другом – отрицательным. Запишите реакции (катодные, анодные и суммарные) для этих элементов. Рассчитайте стандартное напряжение для этих элементов.

48

14.Вычислите равновесное напряжение элемента Mn Mn2 + || Ni2 + Ni при следующих активностях ионов: aNi2 + = 0.01 моль/л, aMn2 + = l моль/л. Запишите реакции (катодные, анодные и суммарные) для этого элемента.

15.Какие электрохимические процессы происходят у электродов концентрационного свинцового элемента, составленного следующим образом:

Pb Pb2 + , а1 = 0.l моль/л || Pb2 + , а2 = 10-3 моль/л Pb. Определите потенциалы каждого электрода и равновесное напряжение элемента.

16.Составьте таблицу электродных потенциалов меди при активности ионов меди 0.1, 0.001 и 0.0001 моль/л.

17.В какой паре электродов, цинкового и свинцового или цинкового и железного, следует ожидать наибольшее равновесное напряжение и почему? Обозначьте гальванические элементы и запишите электродные реакции – катодные, анодные и суммарные.

18.Обозначьте гальванический элемент, составленный из медного

электрода при аСu2 + = 10–3 моль/л и кислородного электрода с рН = 10

иРО2 = 101 кПа. Запишите электродные процессы, суммарное уравнение реакции. Рассчитайте напряжение гальванического элемента.

19.При какой активности ионов Pb2 + (моль/л) значение потенциала свинцового электрода становится равным стандартному потенциалу водородного электрода.

20.Обозначьте гальванический элемент, напишите уравнения электродных реакций, суммарной реакции, если элемент состоит из Ag

иPb пластин, опущенных в растворы, содержащие собственные ионы с аAg + = 1 моль/л и аPb2 + = 10–1 моль/л. Рассчитайте равновесное напряжение гальванического элемента.

21.При какой активности ионов Сd2 + (моль/л) значение потенциала кадмиевого электрода будет на 0.015 В меньше его стандартного потенциала? Запишите уравнение реакции кадмиевого электрода.

22.В гальваническом элементе протекает следующая реакция:

Fe + 2Ag + = Fe2 + + 2Ag. Обозначьте этот элемент, запишите электродные процессы и рассчитайте равновесное напряжение гальванического элемента, если аFe2 + = 0.01 моль/ л, а аAg + = 1 моль/л.

23. Укажите окислитель и восстановитель в гальваническом элементе, составленном из Sn и Ag, которые погружены в растворы их солей с активностями катионов 1 моль л. Обозначьте этот элемент, запишите электродные процессы, рассчитайте напряжение гальванического элемента.

49

24.Марганцовый электрод в растворе его соли имеет потенциал –

1.23В. Напишите уравнение электродной реакции и рассчитайте активность ионов Mn2 +.

25.Обозначьте гальванический элемент, в основе работы которого лежит реакция Cu + 2Ag + = Cu2 + + 2 Ag. Напишите уравнения электродных процессов, рассчитайте напряжение гальванического элемен-

та, если аCu2 + = 0.01 моль/л и аAg + = 0.1 моль/л.

26. Обозначьте гальванический элемент, в основе работы которого лежит реакция H2 + Cl2 = 2HCl. Напишите уравнения электродных процессов, рассчитайте напряжение гальванического элемента, если

аH + = 0.01 моль/л и аCl– = 0.1 моль/л. РH2 = PCl2 = 101 кПа.

27.Напряжение гальванического элемента, образованного оловом, погруженным в раствор его соли с аSn2 + = 10–4 моль/л, и медью, погруженной в раствор ее соли, равно 0.6 В. Определите активность ионов Cu2 +. Запишите электродные процессы. Обозначьте гальванический элемент.

28.Два оловянных электрода погружены: один в раствор SnSO4 с активностью ионов Sn2 + 2 моль/л, а другой в раствор SnSO4 с активностью ионов Sn2 + 0.2 моль/л. Каково равновесное напряжение элемента? Обозначьте гальванический элемент. Запишите уравнения электродных реакций. Как изменится напряжение элемента, если

активность ионов олова в обоих растворах уменьшить в пять раз

29.Гальванический элемент состоит из золотого электрода, погру-

женного в раствор AuCl3 с активностью ионов золота 0.1 моль/л, и хлорсеребряного электрода с активностью ионов хлора 1 моль/л. Каково равновесное напряжение элемента? Обозначьте гальванический элемент и запишите уравнения электродных реакций.

30.Составьте схемы двух гальванических элементов, в одном из которых никель является катодом, а в другом анодом. Запишите реакции (катодные, анодные и суммарные) для этих элементов. Рассчитайте стандартное напряжение для этих элементов.

50