Завдання для самостійного рішення.

1. Що називається зворотними реакціями? Приклад.

2. В яку сторону зміститься рівновага реакції

2 СО + О₂ = 2 СО₂ + Q Дж

а) при зниженні температури? Чому?

б) при підвищенні температури? Чому?

3. Який фізичний зміст константи швидкості хімічної реакції?

4. При 80 ⁰С деяка реакція закінчується 16 хвилин. Скільки знадобиться часу для проведення тієї ж реакції: а) при 120⁰С; б) при 60⁰С. Температурний коефіцієнт цієї реакції = 2.

5. Поясніть вплив тиску на хімічну рівновагу. Приклад.

Практична робота № 5

Тема: Закони Фарадея. Електродні потенціали та Е.Р.С. гальванічних елементів.

Мета: Навчитися вирішувати задачі використовуючи закони Фарадея та рівняння Нернста.

Методичні вказівки.

Електролізом називається електронний хімічний процес, який спостерігається при проходженні постійного електричного струму через електроліти. При електролізі на електродах безперервно протікають окислювально-відновні процеси: на катоді – процес відновлення, на аноді – окислення. Продукти цих реакцій відкладаються на електродах, або вступають у повторні реакції (взаємодіють між собою з молекулами речовини електроліта), або накопичуються в розчині електролітів. Протікання первинних анодних і катодних процесів підпорядковуються законом, встановленим англійським вченим М.Фарадеєм (1834):

1. Маса речовини m, виділена на електроді електричним струмом, прямо пропорційна кількості електрики Q, яка пройшла через електроліт:

m = K  Q

Q = I  

де: І – сила струму, А

 - час пропускання струму, сек

К – електрохімічний еквівалент, який дорівнює кількості речовини (кг), виділеного при проходженні 1 кулона (Кл), або 1 ампер  секунди (1 А  с) електрики.

m = K  І  

2. Вага різних речовин, виділенні однією і тією ж кількістю електрики, прямо пропорційна їх хімічним еквівалентам (Е):

Для виділення 1 кг речовини, потрібно пропустити через електроліт одну й ту ж кількість електрики, її позначають буквою f і називають числом Фарадея.

F = 9,65  10⁴ Кл

Електрохімічний еквівалент визначають по формулі:

К = ( )  ( ) =

Гальванічний елемент є хімічне джерело постійного струму, його схема:

електрод  р – р  р – р   електрод 

С₁ С₂

Різниця потенціалів між електродом і розчином називається електродним потенціалом, а між двома різними розчинами – дифузійним потенціалом Е.Р.С. визначається різницею між електродним потенціалом.

Потенціал електрода в розчині солі того ж металу з активністю іонів від Ме⁺ⁿ, обчислюється по формулі:

для 25 ^оС Е_Ме/Меⁿ⁺ = E^o_Me/Меⁿ⁺ + (0,095 / n_e)  lg a _Meⁿ⁺

при 25 ^оС Е = Е^_о - Е^_о = (0,059 / n_e) lg (a₁ / a₂)

при 18 ^оС Е = Е^_о + Е^_о = (0,058 / n_e) lg (a₁ / a₂)

де, Е^_о і Е^_о – нормальні потенціали електродів (знаходяться по таблиці ряду напруг);

a₁ і a₂ – активності іонів у розчинах, якщо n_e1 = n_e2 = n_e.

При розрахунках ЕДС від більшого потенціалу розраховують менший, тобто у всіх випадках Е  0.

Приклад №1: Струм, проходячи через розчин кислоти виділяє за 6 хвилин 120 см³ водню виміряних при 17 ^оС під тиском 98910 Па. Розрахувати силу струму.

Д ано: СІ Рішення

= 6 хв. 360 сек 1. Для розрахунку І використовують формулу:

V = 120 см³ 120  10^-6 м³ m = ( )  I 

Т = 17 ⁰С 290 К 2. Для того, щоб визначити m використовуємо

Р = 98910 Па рівняння Менделєєва – Клайперона:

PV = nRT; n = m / M

І - ? m = МРV / RT

m = 2,016  98910  0,12  10^-3 / (8,314  290) = 9,924  10^-3 г. 3. Визначаємо хімічний еквівалент:

Э = ; Э = 2,016 / 2 = 1,008

І = mF / (Э );

І = 9,924  10^-3 9,65  10⁴ / (1,008  360) = 2,64 А

Відповідь: Сила струму І = 2,66 А.

Приклад № 2: Розрахувати потенціал мідного електрода в розчині, де знаходиться 0,16 г CuSO₄ в 200 см³ води при 25 ^оС.

Д ано: Рішення

m (CuSO₄) =0,16 г 1. Для визначення електродного потенціалу використовують

V(CuSO₄) = 200 см³ рівняння Нернста:

Т = 25 ^оС Е = Е_о + (0,059 / n) lgC

2. Розраховуємо молярну концентрацію:

Е_Сu - ? С(CuSO₄) = m (CuSO₄)  1000 / (V(CuSO₄)  М(CuSO₄)

С(CuSO₄) = 0,16  1000 / (200  159,6) = 0,005 моль

3. n – напруга струму міді в розчині CuSO₄:

CuSO₄  Cu⁺² + SO₄^2-; n = 2

4. Е_о – нормальний електродний потенціал міді з таблиці:

Е_о = + 0,34 В

Е = 0,34 + 0,05 / 2  lg 0,005 = 0,265 В

Відповідь: Потенціал мідного електрода дорівнює 0,265 В.