№ п/п Гальваническая пара 1 H2,PtH+ Zn2+Zn 2 Ti2+Ti ClAgCl,Ag

– 206.
№ п/п Гальваническая пара № п/п Гальваническая пара
1 H2,PtH+ Zn2+Zn 2 Ti2+Ti ClAgCl,Ag
Решение:
Находим стандартные электродные потенциалы:
Е0 (Н+/Н2) = 0 В,
Е0(Zn2+/Zn) =- 0,76 В.
Так как Е0(Zn2+/Zn)Е0(Н+/Н2), значит, цинк будет выполнять функцию анода, а водородный электрод – функцию катода (+).
Поэтому на цинквом электроде будет происходить процесс окисления:
Zn – 2e- = Zn2+,
а на водородном – восстановления:
2Н+ + 2e = Н20
Уравнение токообразующей реакции:
Zn + 2H+ = Zn2+ + H2 
Потенциал водородного электрода может быть рассчитан по формуле
E(H+/H2) = -0,059*lg(0,01) = 0,118 В.
Потенциал цинкового электрода может быть рассчитан по по уравнению Нернста:
EZn/Zn2+=E0Zn/Zn2++(0,059/z)*lg [Zn2+]=-0,76+(0,059/2)lg0,001=
=-0,849 BЭДС = Екатода – Еанода = 0,118 + 0,849 = 0,967 В. Изменение свободной энергии Гиббса в токообразующей реакции связано с э.д.с. гальванического элемента уравнением
,
где – изменение свободной энергии Гиббса, Дж/моль-экв;
п – число электронов, участвующих в токообразующей реакции;
– э.д.с. , В;
F – число Фарадея.
∆G=-2*0,967*96500=-2*105 Дж/моль или -200,0 кДж/моль
Так как ∆G0 < 0, токообразующая реакция возможна.
Зная стандартную э.д.с. , можно рассчитать константу равновесия протекающей в элементе реакции:
.
К=е200000/(8,314*298)=1,2*1035
Решение:
Гальваническая пара
Ti2+Ti ClAgCl,Ag

Находим стандартные электродные потенциалы:
Е0 (Ti2+Ti) =-1,628 В,
Е0(Cl|AgCl,Ag ) = + 0,222 В.
Так как Е0(Zn2+/Zn)Е0(Н+/Н2), значит, титан будет выполнять функцию анода, а Cl|AgCl,Ag – функцию катода (+).
Поэтому на титановом электроде будет происходить процесс окисления:
Ti – 2e- = Ti2+,
а на хлор-серебрянном – восстановления:
AgCl + e = Ag + Cl
Уравнение токообразующей реакции:
AgCl + Ti = Ag + Cl+ Ti2+
Равновесные потенциалы полуреакций при указанных концентрациях ионов рассчитаем по формуле Нернста для электрода первого рода и для электрода второго рода:
ETi/Ti2+=E0Ti/Ti2++(0,059/z)*lg [Zn2+]=-1,628+(0,059/2)lg0,001=-1,717 B
E(Cl|AgCl,Ag )=E0 Cl|AgCl,Ag -(0,059/z)*lg [Cl-]=0,222-0,059lg0,01=0,340 BЭДС = Екатода – Еанода = 0,340+1,717= 2,057 В. Изменение свободной энергии Гиббса в токообразующей реакции связано с э.д.с. гальванического элемента уравнением
,
где – изменение свободной энергии Гиббса, Дж/моль-экв;
п – число электронов, участвующих в токообразующей реакции;
– э.д.с. , В;
F – число Фарадея.
∆G=-2*2,057*96500=-4*105 Дж/моль или -400,0 кДж/моль
Так как ∆G0 < 0, токообразующая реакция возможна.
Зная стандартную э.д.с. , можно рассчитать константу равновесия протекающей в элементе реакции:
.
К=е400000/(8,314*298)=4,3*1069

5(252) Разложение хлористого фенилдиазония в воде изучали, измеряя давление. Получены следующие экспериментальные данные:
t,c 0 90 270 810 1620 2640 3600 5100
P, мм рт.ст. 22,62 21,80 20,23 15,99 11,41 7,40 4,88 2,62 0
Определите порядок реакции интегральным методом (методом подстановки и графическим методом), константу скорости реакции и период полураспада.
Решение:

Метод подстановки:
Выражение константы реакции для 0-го порядка:

Выражение константы реакции для 1-го порядка:

Выражение константы реакции для 2-го порядка:

Выражение константы реакции для 3-го порядка:

Подставляем наши значения в формулы расчета констант и результаты заносим в таблицу:
t,c 90 270 810 1620 2640 3600 5100
P, мм рт.ст. 21,80 20,23 15,99 11,41 7,40 4,88 2,62
k0
0,0091 0,0030 0,0010 0,0005 0,0003 0,0002 0,0002
k1
0,0004 0,0004 0,0004 0,0004 0,0004 0,0004 0,0004
k2
1,8*10-5 1,93*10-5 2,26*10-5 2,68*10-5 3,44*10-5 4,46*10-5 6,62*10-5
k3
1,66E-06 1,81E-06 2,42E-06 3,54E-06 6,18E-06 1,11E-05 2,82E-05

Одинаковые значения имеют значения констант в каждый момент времени для выражения константы реакции первого порядка. Следовательно данная реакция – реакция первого порядка.
Графический метод:
Строим диагностические графики в координатах (р, t), (lnр, t), (1/р, t) и (1/р2, t)

P, мм рт.ст. 21,80 20,23 15,99 11,41 7,40 4,88 2,62
lnp
3,082 3,007 2,772 2,434 2,001 1,585 0,963
1/p 0,046 0,049 0,063 0,088 0,135 0,205 0,382
1/p2
0,002 0,002 0,004 0,008 0,018 0,042 0,146

Для реакции о-го порядка (с,t):

Для реакции 1-го порядка (lnс,t):

Для реакции 2-го порядка (1/с,t):

Для реакции 3-го порядка (1/с2,t):

Линейную зависимость имеет график №2, следовательно реакция соответствует первому порядку.
Выражение для периода полупревращения для реакции первого порядка:

t1/2=ln2/0,0004=1689 c
Ответ: k=0,0004; t1/2= 1689 c

6(281) Гидролиз некоторого гормона – реакция первого порядка с константой скорости 0,125 лет -1. Чему равна концентрация раствора гормона через месяц, если начальная концентрация гормона 0,01 моль/л? Рассчитайте период полураспада гормона.
Решение:

Крнстанта скорости реакции первого порядка выражается уравнением:

k=0,125 лет-1=1,5 месяц-1
Отсюда С через месяц равна:
Ln(C0/C)=k*t=1,5*1=1,5

C0/C=4,49
С=0,01/4,49=0,0022 моль/л
Ответ: 0,0022 моль/л

9 Многовариантная задача. Для реакции, приведенной в таблице 1.3:
1 рассчитайте стандартный тепловой эффект реакции по известным величинам стандартных теплот образования исходных веществ и продуктов реакции;
определите НТ из предположения:
а) с = 0;
б) с = const;
в) с = f (Т).
определите и SТ для реакции;
вычислите значение и GТ и сделайте вывод о направлении реакции в стандартных условиях и при температуре Т.
Термодинамические характеристики веществ приведены в таблице 1.4

Таблица 1.3 Уравнения реакций для различных вариантов

№ п/п Реакция Т, К
44 Ca(OH)2(т) = CaO(т) + H2O(г) 500
Решение:
Ca(OH)2(т) = CaO(т) + H2O(г)

CaO(т) H2O(г) Ca(OH)2(т)
Нобр 298, кДж/моль -635,09 -241,81 -985,12
S298, Дж/K 38,07 188,72 83,39
Ср 42,05 33,61 87,49
а 49,62 30,00 105,19
b*103 4,52 10,71 12,01
c`*10-5 -6,95 0,33 -19,00
∆a -25,57
∆b*103 3,22
∆c`*10-5 12,38

∆Н = ∑Нкон – ∑Ннач
∆rН0298 =-635,09-241,81+985,12=108,22 кДж/моль
А) Ср=0
∆rН0298 =∆rН0500 =108,22 кДж/моль

А) Примем, что ∆ Cp = const. Изменения термодинамических функций в результате реакции рассчитаны как разность функций реагентов и продуктов:

42,05+33,61-87,49=-11,83 Дж/моль
Стандартный тепловой эффект реакции при 500 К можно рассчитать по уравнению Кирхгофа в интегральной форме :
∆rН0500 =∆rН0298 +298500∆СрdT=108220-11,83*(500-298)=105830 Дж/моль
2. Пусть теплоемкость ∆Cр – является функцией от температуры, т.е.
∆Cp = f(T). Эта зависимость выражается уравнениями:
Cp = a + bT + cT² или Cp = a + bT + .
В общем виде изменение теплоемкости равно
∆Cp = ∆a + ∆bT + ∆cT² + .
Подставим это выражение в уравнение Кирхгофа, тогда
d∆HТ = (∆a + ∆bT + ∆cT² +∆ )dT.
Возьмем неопределённый интеграл и получим выражение
.
∆rCp= C(CaO)+C(H2O)-C(Ca(OH)2)
∆rCp=-25,53+3,22*10-3Т+12,38*105Т-2

Полученное уравнение зависимости ∆rСр от температуры позволяет записать уравнение зависимости теплового эффекта этой реакции при любой температуре:
∆НТ=В-25,53Т+1/2*3,22*10-3Т2+12,38*105Т-1
Постоянную интегрирования В находим, зная ∆H°298:
В=10822+25,53*298-0,5*3,22*10-3*2982-12,38*298-1=18286,9 Дж
Тепловой эффект при 400 К:
∆Н5000=18286,9-25,53*500+0,5*3,22*10-3*5002+12,38*105/500=8400,4 Дж

∆rS0298 находим из соотношения :
∆S = ∑Sкон – ∑Sнач
∆Sх.р298=83,39+38,07-188,72=-67,26 Дж/моль

Стандартное изменение энтропии в реакции при 500 К можно рассчитать по формуле :
∆rS0500 =∆rS0298 +298500∆CpTdT=-67,26-11,83*ln(500/298)=-73,38 Дж/моль
Стандартное изменение энергии Гиббса при 298 К:
∆rG0298=∆rН0298-298∆rS0298=10822-298*(67,26)=-9221 Дж или -9,221 кДж
Так как ∆rG0298 <0, реакция идет в прямом направлении.
Стандартное изменение энергии Гиббса при 500 К:
∆rG0250=∆rН0298-500∆rS0298=10822-500*(67,26)=-22808 Дж или -22,8 кДж
Так как ∆rG0500 <0, реакция идет в прямом направлении.

Ksunya266 4.3

Высшее образование в направлении менеджмент. Среднее специальное - государственное и муниципальное управление. В школе училась хорошо. Разбираюсь в большей части предметов начиная со школьных и заканчивая профильными.Буду рада Вам помочь!

Нанять автора