Растворы
Дан 3%-ный раствор серной кислоты, плотность которого равна 1,013г/см3. Рассчитать молярную, нормальную, моляльную концентрации, мольную долю, титр.
Молярная концентрация, С моль/л
,
где m2- масса растворенного вещества, г;
V- объем раствора, л;
М- молекулярная масса, г/моль;
,
где m-масса раствора;
ρ-плотность раствора, г/см3.
Рассчитываем объем 100 г раствора:
.
В 100 г раствора содержится 3 г серной кислоты (3 %-ный раствор).
Рассчитываем молярную концентрацию:
.
Рассчитываем нормальную концентрацию:
Эквивалентная масса серной кислоты равна 49 г/моль. Следовательно,
.
Моляльная концентрация, (Сm м/кг ), рассчитывается по формуле:
,
где m1= 100 – m2, где m1-масса воды;
mводы = 100 г - mкислоты = 100 – 3 = 97 г;
растворителя.
Окислительно-восстановительные реакции
Пример. Составить уравнение окислительно-восстановительной реакции, идущей по схеме:
2
КMn7+O4 + 5H3P3+ O3 + 3H2SO4 2 Mn2+SO4 +
5H3P5+O4 + K2SO4 + 3H2O
M
n7+
+ 5 ē = Mn2+ 2 процесс
восстановления
P3+ - 2 ē = P5+ 5 процесс окисления
Гальванические элементы
Химические
Пример. Схема гальванического элемента имеет следующий вид:
Zn/Zn(NO3)2(0,1M) // Pb(NO3)2(0,01M) /Pb
φ
Zn2+/Zn
=
φ0
Zn2+/Zn
+ ;
φ
Pb2+/Pb =
φ0
Pb2+/Pb
+
.
Находим э.д.с. элемента:
E0 = φ Pb2+/Pb - φ Zn2+/Zn = -0,19-(0,79) = 0,60 В.
Поскольку φ Pb2+/Pb > φ Zn2+/Zn , то на свинцовом электроде будет происходить восстановление, т.е. он будет служить катодом (+):
Pb2+ + 2 ē = Pb
На цинковом электроде будет протекать процесс окисления:
Zn = Zn2+ + 2 ē,
т.е. этот электрод будет служить анодом (-).
Концентрационные
Пример. Определить э.д.с. гальванического элемента:
Ag/AgNO3(0,001M)//AgNO3(0,1M) /Ag
В каком направлении будут перемещаться электроны во внешней цепи при работе этого элемента?
Решение. Стандартный электронный потенциал системы Ag+/Ag равен 0,80 В. Обозначив потенциал левого электрода через φ1, а правого – через φ2, находим:
φ 1 = 0,80 + 0,059 lg 0,001 = 0,80 + 0,059 (-3) = 0,62 В;
φ2 = 0,80 + 0,059 lg 0,1 = 0,80 – 0,059 = 0,74 В.
Вычисляем э.д.с. элемента:
Е = φ2 – φ1 = 0,74-0,62 = 0,12 В
Поскольку φ1> φ2, то левый электрод будет служить отрицательным полюсом элемента и электроны будут перемещаться во внешней цепи от левого электрода к правому.
Жесткость воды
Рассчитать массу умягчителя (буры), необходимого для умягчения 200 л воды, жесткостью 5 мэкв/л. Написать реакцию умягчения в ионно-молекулярной форме с хлоридом кальция.
,
где Ж- жесткость воды, мэкв/л;
m-масса умягчителя, г;
Э-эквивалентная масса умягчителя, г/моль;
V-объем воды в л;
;
.
Реакция умягчения:
СаСI2 + Na2B4O7 =CaB4O7 + 2NaCI;
Ca2+ + B4O2-7 = CaB4O7.
Коррозия металлов
Написать катодные и анодные процессы при нарушении целостности покрытия в кислой и нейтральных средах оцинкованного железа.
В кислой среде:
А(-) Zn0 - 2ē = Zn2+,
K (+) 2H+ +2ē = H2.
В нейтральной среде:
А(-)Zn0 - 2ē = Zn2+;
K (+) O2 +2H2O +4e=4OH-.
Суммарное уравнение: Zn0 + O2 +2H2O = Zn(OH)2.