Вопросы для самоподготовки

1. Почему металлы и растворы проводят электрический ток? К проводникам какого рода относятся расплавы солей?

2. От каких факторов зависит электрическая проводимость растворов? Поясните действие этих факторов.

3. Нарисуйте схему прибора, применяемого для определения сопротивления растворов; поставьте стрелками направление тока и напишите формулу, по которой рассчитывается неизвестное сопротивление.

4. Что такое постоянная сосуда? Как она определяется на опыте? Для чего она используется?

5. Что такое удельная электрическая проводимость? Укажите и объясните, как она изменяется с разбавлением. Начертите соответствующий график.

6. Что называется эквивалентной электрической проводимостью? Как она изменяется с разбавлением? Какое объяснение этого изменения дается для слабых и для сильных электролитов?

7. Как определяется эквивалентная электрическая проводимость при бесконечном разбавлении сильных и слабых электролитов?

8. Напишите и поясните математическое выражение закона Кольрауша.

9. Что такое абсолютная скорость иона? Как она определяется?

10. Что называется числом переноса? Как оно определяется? Для какой цели используется?

11. Для каких целей используется измерение электрической проводимости растворов?

12. Укажите и объясните, как изменяется электрическая проводимость при титровании сильной щелочью раствора: а) сильной кислоты, б) слабой кислоты, в) смеси сильной и слабой кислот.

13. Для какой цели поверхность электродов покрывают платиновой чернью?

14. Изменяется ли константа электролитической диссоциации с разбавлением раствора.

15. Что такое подвижность ионов? Какой физический смысл вкладывается в это понятие?

16. Что такое число гидратации иона? От каких факторов оно зависит?

17. Какие ионы называются структурирующими? Деструктирующими? Приведите примеры тех и других.

Задачи для самостоятельного решения

1. Сопротивление раствора нитрата серебра молярной концентрации 0,307 моль/л при 18°С равно 404,3 Ом. Сопротивление раствора хлорида калия молярной концентрации 0,02 моль/л в том же сосуде при тех же условиях равно 4318 Ом, а удельная электрическая проводимость его ơ = 0,002397 См/см. Вычислите удельную и эквивалентную электрические проводимости раствора нитрата серебра.

2. Удельная электрическая проводимость раствора соляной кислоты массовой долей 30% при 18°С равна 0,662 См/см, а плотность этого раствора равна 1,152 г/см³. Определите эквивалентную электрическую проводимость раствора.

3. Удельное сопротивление раствора азотной кислоты молярной концентрации 1,017 моль/л при 18°С равно 3,2 Ом · см. Эквивалентная электрическая проводимость раствора азотной кислоты при бесконечном разбавлении равна 376,7 См · см²/моль. Определите концентрацию ионов водорода в растворе.

4. Удельная электрическая проводимость раствора иодида натрия массовой долей 5% при 18°С равна 0,0298 См/см, а плотность этого раствора 1,0374 г/см³. определите коэффициент электрической проводимости иодида натрия в этом растворе. λ_∞=110 См ·см²/моль.

5. При 25°С удельная электрическая проводимость воды равна 5,5 · 10^-8 См/см. Подвижность иона водорода и гидроксид-иона при этой температуре соответственно равна 349,8 и 197,6 См · см²/моль. Вычислите степень диссоциации и ионное произведение воды.

6. Удельная электрическая проводимость раствора сульфата калия молярной концентрации эквивалента 0,5 моль/л при 18°С равна 3,925 · 10^-2 См/см. Эквивалентная электрическая проводимость при бесконечном разбавлении равна 132,6 См · см²/моль. Вычислите кажущуюся степень диссоциации сульфата калия в этом растворе и концентрацию ионов К⁺ и SO .

7. При 25°С число переноса иона водорода в растворе соляной кислоты при бесконечном разбавлении равно 0,8209. Эквивалентная электрическая проводимость этого раствора при тех же условиях 426 См · см²/моль. Вычислите абсолютные скорости движения ионов водорода и хлора.

8. При 18°С абсолютные скорости ионов ½Ba²⁺ и Cl соответственно равны 5,69 ∙ 10^-4 и 6,76 ∙ 10^-4 см/с при падении напряжения, равном 1 В/см. Вычислите эквивалентную электрическую проводимость хлорида бария при бесконечном разбавлении.

9. При 18°С абсолютные скорости ионов цезия и хлора соответственно равны 6,98 ∙ 10^-4 и 6,76 ∙ 10^-4 см²/В ∙ с. Удельная электрическая проводимость хлорида цезия при разбавлении 1000 л равна 1,306 ∙ 10^-4 См/см. Вычислите степень диссоциации соли в данном растворе.

10. При 25°С удельная электрическая проводимость масляной кислоты при разбавлении 64 л равна 1,812 ∙ 10^-4См/см. Подвижность ионов Н⁺ и СН₃(СН₂)₂СО₂ при этой температуре соответственно равны 349,8 и 32,6 См ∙ см²/моль. Вычислите константу диссоциации масляной кислоты.

11. Удельная электрическая проводимость раствора уксусной кислоты молярной концентрации 0,05 моль/л при 18°С равна 3,24 ∙ 10^-4 См/см. Эквивалентная электрическая проводимость при бесконечном разбавлении ацетата натрия равна 77,5 См ∙ см²/моль, а подвижность ионов натрия и водорода соответственно равны 43,5 и 315 См ∙ см²/моль. Вычислите концентрацию ионов водорода в этом растворе и константу диссоциации уксусной кислоты.

12. Удельная электрическая проводимость насыщенного раствора бромида серебра при 19,96°С равна 1,307 ∙ 10^-6 См/см, а удельная электрическая проводимость воды, в которой растворена соль, равна 1,25 ∙ 10^-6 См/см. Подвижность иона серебра и брома при этой температуре соответственно равна 56,85 и 70,44 См·см²/моль. Определите растворимость бромида серебра, а также его произведение растворимости при 19,96°С, считая, что соль полностью дис-социируют в насыщенном растворе.

Семинар 8. Электродные процессы.

Гальванические элементы

4 часа

Цель семинара:

1. Изучить теорию возникновения скачка электродного потенциала на границе раздела фаз, устройство и работу гальванических элементов.

2. Научиться решать задачи на расчет электродных потенциалов и ЭДС гальванических элементов.

План занятия

1. Изучение теоретических основ электрохимии.

2. Вывод уравнения Нернста.

3. Решение расчётных задач по теме семинара.

4. Подведение итогов семинара.

Основная литература

1. Зайцев О.С. Основы химической термодинамики. Изд. 3-е. М.: Химия, 2007. – с. 105-117.

2. Зимон А.Д. Физическая химия. Изд. 3-е. М.: Агар, 2006. – с. 123-130.

Дополнительная литература

1. Болдырев А.И. Физическая и коллоидная химия. – М.: Высшая школа, 2003.

2. Киреев В.А. Курс физической химии. – М.: Химия, 1995.

3. Физическая химия. / К.С. Краснов, Н.К. Воробъёв, И.Н. Годнев и др., под ред. К.С. Краснова. - М.: Высшая школа, 1995.

4. Чанг Р. Физическая химия с приложениями к биологическим системам. - М.: Мир,1990.

Методические рекомендации.

При подготовке к семинару необходимо получить четкое представление о механизме возникновения электродных потенциалов и о работе гальванического элемента вцелом. Уметь вывести уравнение Нерста, которое позволяет вычислить величину электродного потенциала в заданных условиях. Обратить внимание на химические реакции, которые протекают в различных гальванических элементах при их работе. Научиться составлять гальванические элементы пользуясь рядом напряжений и вычислять их ЭДС.