Термодинамические свойства растворов электролитов. Ионные равновесия в растворах электролитов

Сформулируйте правило ионной силы Льюиса-Рендалла и укажите пределы его применимости.

Правило ионной силы обсуждается практически в каждом учебнике и рассмотрено на лекциях. Концентрационные пределы его применимости те же, что и у первого приближения теории Дебая-Хюккеля для средних ионных коэффициентов активности (в обоих случаях учитывается только природа растворителя и валентный тип растворенного вещества).

Дайте определение термодинамической константы электролитической диссоциации. Укажите, от каких факторов зависит эта величина и для каких электролитов она имеет смысл. Как можно упростить процедуру нахождения константы диссоциации слабых электролитов в разбавленных растворах?

Термодинамическая константа диссоциации электролита K_a - отношение произведения равновесных активностей ионов в степенях стехиометрических коэффициентов в уравнении диссоциации 1 моль электролита к равновесной активности недиссоциированных молекул. Имеет смысл для слабых электролитов и электролитов средней силы. Зависит от природы растворителя, растворенного вещества и от температуры. Для слабых электролитов в разбавленных растворах вместо активностей можно использовать моляльные концентрации, а в случае разбавленных водных растворов и молярные концентрации. Процедура нахождения константы диссоциации слабого электролита по данным об электрической проводимости растворов рассмотрена в лекционном курсе.

Изменятся ли (и если да, то как) произведение растворимости и растворимость малорастворимой соли, если увеличить температуру?

Диссоциативное растворение твердых малорастворимых солей в жидких растворителях обычно сопровождается поглощением теплоты (H > 0). В соответствии с уравнением изобары Вант-Гоффа при увеличении температуры константа равновесия названного процесса будет возрастать. Из формулы для константы равновесия надо выразить произведение растворимости, а из формулы для последнего – растворимость. Это позволит дать ответ на вопрос и привести требуемое обоснование.

Гальванические элементы и электродвижущие силы

С помощью какого гальванического элемента и при каких условиях можно экспериментально определить стандартный электродный потенциал c учетом его знака?

Надо составить гальванический элемент в стандартных условиях из данного электрода и водородного электрода в растворе кислоты. Знак стандартного электродного потенциала будет соответствовать знаку полюса элемента, который получает данный электрод в паре с водородным. При ответе на вопрос на конкретном примере надо записать схематическое обозначение элемента и уравнение Нернста для его ЭДС, из последнего выразить потенциал. Обязательно указать конкретные условия, являющиеся стандартными для данного гальванического элемента (давление газа, активности веществ и ионов, участвующих в реакции).

В текстах некоторых вопросов встречается термин «нормально разомкнутая гальваническая цепь», что это такое?

Этот термин в различных источниках встречается в двух вариантах: «нормально разомкнутый гальванический элемент» или «правильно разомкнутый гальванический элемент». Он означает гальванический элемент, контакты электродов которого образованы одним и тем же металлом (например, платиной). ЭДС такого элемента учитывает скачок электрического потенциала между двумя различными металлами его электродов.

Приведите пример концентрационного гальванического элемента, составленного из двух электродов первого рода, электрохимическая цепь нормально разомкнутая без жидкостных соединений - «без переноса».

Это гальванический элемент, электроды которого имеют общий жидкий (например, водный) раствор, а ЭДС создается за счет различия активностей металла в сплавах с различной концентрацией. Сплавы в электродах контактируют с общим жидким раствором. Подробнее об этом можно прочитать, например, в учебнике под ред. К.С. Краснова, т.2.

Составьте гальванический элемент, с помощью которого возможно определить парциальное давление водорода в азот-водородной газовой смеси.

Этот гальванический элемент должен содержать водородный электрод, в который подается азот-водородная газовая смесь при невысоких давлениях (идеальный газ). Для определения парциального давления водорода надо составить и проанализировать уравнение Нернста.