Elektronny_keys_Fiz_khim / Електронний кейс Фіз хім ХОМ, ХВ. ХМ, М, МП / Условия задач
.doc1. Домашнє завдання
А. Для електрохімічного елемента (таблиця 2.1) при Т = 298 К:
– записати рівняння реакцій, що відбуваються на катоді, аноді та гавльінічному елементі у цілому;
– обчислити константу рівноваги електрохімічної реакції;
– обчислити електродні потенціали полуелементів при заданих активностях іонів;
– розрахувати ЕРС гальванічного елемента.
Стандартні електродні потенціали для розрахунку візьміть у довіднику [Краткий справочник физико-химических величин АБО методичка № 1395].
Таблиця 2.1
№ |
Електрохімічний елемент |
№ |
Електрохімічний елемент |
1 |
9 |
||
2 |
10 |
||
3 |
Pt | Cr3+, Cr2+ || S2O82-, SO42-|Pt а 0,2 0,06 0,3 0,7 |
11 |
|
4 |
12 |
||
5 |
13 |
Pt | Fe3+, Fe2+ || Tl3+, Tl2+ |Pt а 0,05 0,09 0,07 0,03 |
|
6 |
Pt | S22-, S2- || S4O62-, S2O32- | Pt а 0,1 0,2 0,1 0,6 |
14 |
|
7 |
Pt | S22-, S2- || Rh2+, Rh+|Pt а 0,1 0,2 0,5 0,6 |
15 |
Pt | In2+, In+ || IrCl62-, IrCl63- | Pt а 0,1 0,2 0,5 0,6 |
8 |
16 |
Pt | S22-, S2- || IrCl62-, IrCl63- | Pt а 0,1 0,2 0,5 0,6 |
Продовження таблиці 2.1
№ |
Електрохімічний елемент |
№ |
Електрохімічний елемент |
17 |
24 |
||
18 |
25 |
||
19 |
26 |
||
20 |
27 |
||
21 |
28 |
Pt | S22-, S2- || S2O82-, SO42-|Pt а 0,3 0,8 0,5 0,6 |
|
22 |
Pt | Ce4+, Ce3+ || S2O82-, SO42-|Pt а 0,12 0,16 0,21 0,17 |
29 |
|
23 |
30 |
Б. Для реакції, яка відбувається оборотно в гальванічному елементі, отримана залежність ЕРС (Е, В) від температури (Т, К) (таблиця 2.2):
– запишіть схему гальванічного елемента за реакцією, що в ньому перебігає;
– при заданій температурі Т обчисліть ЕРС, зміну енергії Гіббса, ентальпії, ентропії, енергії Гельмгольца та теплоту, що виділяється або поглинається при оборотній роботі гальванічного елемента.
Таблиця 2.2.
№ |
Реакція |
Е = f(T) |
Т, К |
1 |
2AgI + Pb = 2Ag + PbI2 |
E = 0,259-1,38·10-4·Т |
325 |
2 |
2AgСl + Zn = 2Ag + ZnCl2 |
E = 1,125-4,02·10-4·Т |
355 |
3 |
C6H4O2 + 2H+ + 2е = C6H4(OH)2 |
E = 0,699-7,4·10-4·(Т-298) |
283 |
4 |
Hg2Cl2 + Pb = 2Hg + PbCl2 |
E = 0,5353 + 1,45·10-4·Т |
370 |
5 |
Hg2SO4 + Zn = 2Hg + ZnSO4 |
E = 1,4328-0,00199(Т-298) |
315 |
6 |
2AgСl + Zn = 2Ag + ZnCl2 |
E = 1,125-4,02·10-4·Т |
340 |
7 |
Hg2Cl2 + Zn = 2Hg + ZnCl2 |
E = 1 + 9.4·10-5·(Т-298) |
280 |
8 |
Hg2SO4 + H2 = 2Hg + H2SO4 |
E = 0,6141 - 8,02 ·10-4·(Т-298) |
320 |
9 |
C6H4O2 + 2H+ + 2е = C6H4(OH)2 |
E = 0,699-7,4·10-4·(Т-298) |
313 |
10 |
2AgСl + Zn = 2Ag + ZnCl2 |
E = 1,125-4,02·10-4·Т |
345 |
11 |
Hg2Cl2 + Pb = 2Hg + PbCl2 |
E = 0,5353 + 1,45·10-4·Т |
390 |
12 |
Hg2SO4 + H2 = 2Hg + H2SO4 |
E = 0,6141 - 8,02 ·10-4·(Т-298) |
310 |
13 |
Hg2Cl2 + Zn = 2Hg + ZnCl2 |
E = 1 + 9.4·10-5·(Т-298) |
310 |
14 |
Hg2SO4 + Zn = 2Hg + ZnSO4 |
E = 1,4328-0,00199(Т-298) |
333 |
15 |
Pb + CuAc2 = PbAc2 + Cu |
E = 0,4764 + 3,85·10-4·T |
297 |
16 |
Zn + 2AgCl = ZnCl2 + 2Ag |
E = 1,015-4,02·10-4·Т |
276 |
17 |
AgCl + ½ H2 = Ag + HCl |
E = 0,2224 - 6,4·10-4·(Т-298) |
315 |
Продовження таблиці 2.2.
№ |
Реакція |
Е = f(T) |
Т, К |
18 |
IrCl63- + 3e = Ir + 6Cl- |
E = 0,77 - 3·10-5·(Т-298) |
319 |
19 |
Mn(OH)3 + e = Mn(OH)2 + OH- |
E = 0,15 – 9,03·10-4·(Т-298) |
305 |
20 |
Mg2+ + 2e = Mg |
E = -2,363 - 1,03·10-4·(Т-298) |
316 |
21 |
Li+ + e = Li |
E = -3,045-5,34 ·10-4·(Т-298) |
280 |
22 |
K+ + e = K |
E = -2,925-0,00108·(Т-298) |
305 |
23 |
Nd3+ + 3e = Nd |
E = -2,431-0,000124·(Т-298) |
317 |
24 |
Pb + CuAc2 = PbAc2 + Cu |
E = 0,4764 + 3,85·10-4·T |
303 |
25 |
AgCl + ½ H2 = Ag + HCl |
E = 0,2224 - 6,4·10-4·(Т-298) |
326 |
26 |
C6H4O2 + 2H+ + 2е = C6H4(OH)2 |
E = 0,699-7,4·10-4·(Т-298) |
306 |
27 |
Zn + Hg2SO4 = ZnSO4 + 2Hg |
E = 1,4328-0,00199(Т-298) |
329 |
28 |
Zn + 2AgСl = ZnCl2 + 2Ag |
E = 1,125-4,02·10-4·Т |
319 |
29 |
Ag2S + 2e = 2Ag + S2- |
E = -0,66-1,08·10-3·(Т-298) |
307 |
30 |
2AgO + H2O + 2e = Ag2O + 2OH- |
E = 0,607-1,117·10-3·(Т-298) |
285 |
2. Розрахунково-графічне завдання
Дана залежність складу рідкої (х) і газоподібної (у) фаз від температури (Т) для бінарної рідкої системи А – В при сталому тиску р. Склади х і у виражені у молярних процентах речовини А (таблиця 2.3).
-
Побудуйте графік залежності складу пари (у) від складу рідкої фази (х) при р = const.
-
Побудуйте графік залежності склад – температура кипіння.
-
Визначити температуру кипіння системи, яка містить а мол.% компонента А (таблиця 2.4). Який склад першої бульбашки пари? При якій температурі зникне остання крапля рідини та який її склад?
-
Визначити склад пари, що знаходиться у рівновазі з рідкою бінарною системою, яка кипить при температурі Т1.
-
Який компонент і у якій кількості може бути виділений із системи, що містить б кг речовини А і в кг речовини В?
-
Якого компонента та яку кількість необхідно додати до зазначеної в п. 5 суміші, щоб вийшла азеотропна суміш?
-
Яка кількість речовини А (кг) буде в парах і у рідкої фази, якщо 2 кг суміші, що містить а % речовини А, нагріти до температури Т1?
Таблиця 2.3
№ |
Система |
Молярний склад, А% |
Т,К |
Молярний склад, А% |
Т,К |
||
х |
у |
х |
у |
||||
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
1
|
А – HNO3 В – H2O при р = 10,333.104 Па |
0,0 8,4 12,3 22,1 30,8 38,3 |
0,0 0,6 1,8 6,6 16,6 38,3 |
373 379,5 385 391,5 394,6 394,9 |
40,2 46,5 53,0 61,5 100,0
|
60,2 75,9 89,1 92,1 100,0 |
394,0 391,0 385,0 372,0 357,0
|
2
|
А – HNO3 В – C2H2O2 при р = 10,079.104 Па |
0,0 10,0 20,0 33,3 |
0,0 3,0 8,0 34,0 |
391,1 395,1 399,5 401,6 |
40,0 50,0 60,0 100,0 |
47,0 82,0 96,0 100,0 |
400,3 393,3 378,0 358,3 |
3 |
А – HF В – H2O при р = 10,133.104 Па |
4,95 9,2 18,9 22,8 27,9 33,8 34,4 35,8 39,7 |
0,8 1,8 6,4 10,6 17,8 30,5 32,1 35,8 47,5 |
374,6 375,8 379,8 381,4 383,3 384,7 385,0 385,4 384,4 |
44,4 50,3 52,2 56,0 58,2 61,7 79,8 87,9 100,0 |
63,3 81,0 86,2 92,2 95,8 98,9 98,2 99,5 100,0 |
381,7 374,7 371,9 369,9 359,6 352,0 318,1 306,5 292,4 |
4
|
А – H2O В – C5H4O2 при р = 10,333.104 Па |
0,0 2,0 4,0 6,0 8,0 10,0 20,0 |
0,0 10,0 19,0 36,0 68,0 81,1 89,0 |
435,0 431,8 427,8 419,0 395,5 382,5 373,6 |
30,0 50,0 90,8 96,0 98,0 99,0 100,0 |
90,5 90,8 90,8 91,8 92,0 94,5 100,0 |
371,7 370,9 370,9 370,9 371,1 371,6 373,0 |
Продовження таблиці 2.3
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
5
|
А – H2O В – н-C4H10O при р = 10,133.104 Па |
3,9 4,7 5,5 7,0 25,7 27,5 29,2 30,5 49,6 50,6 |
26,7 29,9 32,3 35,2 62,9 64,1 65,5 66,2 73,6 74,0 |
384,5 383,6 382,6 381,8 370,9 370,2 369,7 369,3 366,5 366,4 |
55,2 57,7 97,5 98,0 98,8 99,2 99,4 99,7 99,9 |
75,0 75,0 75,2 75,6 80,8 84,3 88,4 92,9 98,1 |
365,9 365,8 365,7 366,0 366,7 368,4 369,8 371,7 372,5 |
6
|
А – H2O В – ізо-C4H10O при р = 10,133.104 Па
|
13,5 15,0 15,9 17,2 39,7 40,5 56,4 |
40,1 42,0 43,7 44,6 62,6 63,3 66,6 |
370,8 370,1 369,6 369,0 363,3 363,2 362,5 |
60,5 67,0 97,5 97,8 98,6 99,1 99,8 |
66,7 67,0 67,2 67,3 71,4 78,2 95,7 |
362,4 362,2 362,5 363,1 364,5 366,4 371,9 |
7
|
А – H2O В – C5H12О (2-метил-3-бутил-2-ол) при р = 10,246.104 Па |
0,0 18,9 34,2 53,8 66,7 75,7 82,4 |
0,0 42,7 55,3 63,4 65,7 66,9 67,5 |
377,5 367,5 365,3 364,3 364,1 364,2 364,25 |
87,5 91,6 94,9 97,7 99,5 100,0 |
68,1 69,1 70,3 75,7 91,0 100,0 |
364,3 364,3 364,8 366,4 369,0 373,3
|
8 |
А – CS2 В – CH3COCH3 при р = 10,133.104 Па |
0,0 1,9 4,8 13,4 18,6 29,1 38,0 |
0,0 8,3 18,5 35,1 44,3 52,5 57,4 |
329,2 327,0 324,4 319,6 317,0 314,4 313,3 |
44,8 53,6 65,3 78,9 87,9 96,8 100,0 |
59,8 62,7 66,1 70,5 76,0 88,6 100,0 |
312,8 312,3 312,1 312,3 313,5 316,5 319,3 |
Продовження таблиці 2.3
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9
|
А – CH3OH В – CCl4 при р = 10,333.104 Па |
0,0 0,2 0,4 1,3 1,7 3,0 5,1 10,7 12,4 24,8 40,1 45,3 |
0,0 2,0 12,0 24,2 26,4 38,3 44,5 49,0 50,0 52,2 53,7 54,1 |
349,7 349,1 345,4 340,6 339,9 335,0 332,4 330,2 330,0 329,3 328,8 328,8 |
55,0 56,6 72,5 76,4 81,3 83,8 88,3 91,8 94,8 97,9 99,3 100,0 |
55,2 55,2 59,1 60,3 63,0 64,9 69,6 75,3 82,3 91,0 96,7 100,0 |
327,7 328,7 329,0 329,4 329,8 330,1 331,2 332,5 333,9 335,8 337,1 337,7 |
10
|
А – CH3OH В – C6Н6 при р = 9,670.104 Па |
0,0 2,4 3,6 4,7 5,2 5,9 6,3 8,3 9,2 |
0,0 17,5 30,1 43,5 48,7 51,1 52,1 53,4 54,6 |
351,6 341,2 336,9 333,3 331,8 330,7 330,5 330,3 329,8 |
24,9 64,5 78,5 84,7 90,2 94,1 98,3 100,0 |
59,9 64,5 66,6 71,3 77,1 84,4 93,6 100,0 |
329,4 329,4 329,9 330,6 331,3 332,6 334,9 336,1
|
11
|
А – CH3OH В – C6Н6 при р = 10,133.104 Па |
0,0 2,8 5,0 5,7 9,0 11,8 27,0 44,0 |
0,0 31,0 39,5 42,0 48,5 56,5 57,5 58,5 |
363,2 342,4 339,8 338,7 334,4 332,0 331,0 330,8 |
58,6 69,5 81,7 88,3 90,2 94,5 96,8 98,8 |
61,0 62,5 65,5 70,0 73,0 82,2 90,0 94,2 |
330,7 330,6 331,1 331,9 332,9 333,2 335,4 336,4 |
12 |
А – C2H6O В – C6Н6 при р = 10,000.104 Па |
0,0 4,0 15,0 29,8 42,1 53,7
|
0,0 15,1 35,3 40,5 43,6 46,6 |
342,8 342,6 342,5 341,2 340,8 341,0 |
62,9 7108 79,8 87,2 93,9 100,0 |
50,5 54,9 60,6 68,3 78,7 100,0 |
341,4 342,0 343,3 344,8 347,4 351,1 |
Продовження таблиці 2.3
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
13
|
А – C3H6O В – CH3OH при р = 10,133.104 Па |
0,0 4,8 17,6 28,0 40,0 |
0,0 14,0 31,7 42,0 51,6 |
337,7 335,9 333,1 331,3 330,2 |
60,0 80,0 95,0 98,2 100,0 |
65,6 80,0 94,0 97,6 100,0 |
329,1 328,6 328,7 329,1 329,5 |
14
|
А – C3H6O В – CHCl3 при р = 9,760.104 Па |
0,0 7,9 14,3 18,6 26,6 39,4 46,2 |
0,0 6,0 11,6 16,0 23,5 39,4 52,0 |
332,9 333,3 334,2 334,8 335,2 335,4 335,0 |
53,6 61,8 71,5 77,0 82,1 91,5 100,0 |
59,8 69,8 79,2 84,8 90,1 95,4 100,0 |
334,3 333,3 331,9 331,2 330,2 329,0 328,2 |
15
|
А – C3H6O В – CHCl3 при р = 10,000.104 Па |
0,0 18,6 34,0 46,8 57,8 67,3 |
0,0 10,3 31,8 51,5 65,2 75,7 |
334,3 336,0 336,8 336,4 335,2 334,0 |
75,5 82,7 89,2 94,9 100,0 |
83,2 89,0 93,6 97,3 100,0 |
332,9 331,8 330,8 330,0 329,0
|
16
|
А – C3H8O В – H2O при р = 10,133.104 Па |
0,0 1,0 2,0 4,0 6,0 10,0 20,0 30,0 40,0 |
0,0 11,0 21,6 32,0 35,1 37,2 39,2 40,4 42,4 |
373,0 368,0 365,0 363,5 362,3 361,5 361,1 360,9 360,8 |
50,0 60,0 70,0 80,0 85,0 90,0 96,0 100,0 |
45,2 49,2 55,1 64,1 70,4 77,8 90,0 100,0 |
360,9 361,3 362,0 363,5 364,5 365,8 367,0 370,3
|
Продовження таблиці 2.3
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
17
|
А – C4H10O В – C6H12O2 (бутилацетат) при р = 0,668.104 Па |
0,0 18,0 28,2 35,5 37,0 43,5 |
0,0 22,5 32,2 36,3 37,0 41,6 |
325,6 324,5 324,1 323,8 323,7 323,8 |
59,1 76,5 8638 92,1 100,0 |
50,4 64,5 75,2 83,3 100,0 |
324,2 325,3 326,5 327,7 329,1
|
18 |
А – C4H10O В – C6H12O2 (бутилацетат) при р = 2,200.104 Па |
0,0 16,1 31,3 47,4 |
0,0 21,0 37,5 47,9 |
353,6 351,2 349,9 349,4 |
61,3 77,7 87,3 100,0 |
57,8 70,5 80,7 100,0 |
349,5 350,2 351,3 353,3 |
19
|
А – C4H10O В – C6H12O2 (бутилацетат) при р = 10,133.104 Па |
0,0 21,9 37,2 51,4 66,4 |
0,0 33,4 48,2 58,0 69,2 |
399,0 394,2 391,9 390,9 390,1 |
72,2 77,9 84,7 89,6 100,0 |
74,1 78,6 84,4 88,0 100,0 |
389,9 389,8 390,0 390,1 390,5 |
20 |
А – CHCl3 В – CH3OH при р = 10,000.104 Па |
0,0 2,9 6,3 10,3 15,2 21,2 |
0,0 8,3 16,1 24,0 32,3 41,2 |
337,6 337,1 335,4 333,7 332,1 330,5 |
28,7 38,5 51,8 70,7 84,7 100,0 |
48,8 54,2 58,9 67,8 82,3 100,0 |
328,9 327,5 326,7 326,7 330,0 334,4 |
21 |
A – CCl4 B – C2H6O при р = 9,933.104 Па |
0,0 3,2 7,0 11,4 16,6 23,0 31,0 |
0,0 16,6 26,5 35,4 43,5 49,8 53,6 |
350,9 347,8 345,4 343,3 341,4 339,6 338,3 |
41,1 55,7 63,0 72,9 89,0 100,0 |
56,9 59,7 63,0 66,9 84,0 100,0 |
337,4 336,9 336,6 337,3 343,0 348,9
|
22 |
A – CCl4 B – C4H8O2 при р = 9,140.104 Па |
0,0 0,5 7,3 15,9 28,0 35,2 42,9 51,3 |
0,0 0,8 10,0 20,2 32,4 38,9 45,9 52,8 |
347,1 347,0 346,3 345,8 345,2 344,9 344,7 344,6 |
57,2 58,8 61,3 69,3 79,2 89,4 100,0 |
57,7 58,7 61,0 67,5 76,5 87,1 100,0 |
344,6 344,6 344,6 344,8 345,1 345,6 346,4 |