Экзаменационный билет №9

1. Температурная зависимость скорости процесса. Правило Вант-Гоффа, уравнение Аррениуса, энергия активации. Катализ.

2. Чему равно значение pH раствора CH₃COOH, в 1 литре которого содержится 6 г кислоты, а K_д = 1,8·10^–5

CH₃COOH — слабая кислота, частично диссоциирующая в растворе:

CH₃COOH  CH₃COO^– + H⁺

Для слабых кислот [H⁺] = .

Вычислим молярную концентрацию кислоты.

c = = 0,1 моль/л.

Вычисляем концентрацию ионов водорода.

[H⁺] = = 1,34·10^–3 моль/л.

pH = –lg [H⁺] = –lg 1,34·10^–3 = 2,87.

3. За 10 минут из раствора нитрата платины ток силой 5 А выделил 1,517 г Pt. Определите эквивалентную массу платины. Какой газ и в каком количестве при этом выделяется на аноде, приведите схему электролиза и процессы

Согласно законам Фарадея, масса (объем) вещества, выделяющегося на электроде, равна:

m = M_Э  I  t / F, или V = V_Э  I  t / F

M_Э – молярная масса эквивалента,

V_Э – молярный объем эквивалента,

F – число Фарадея,

I – сила тока (А),

t – время электролиза (с).

По условию m = 1,517 г; I = 5 A; t = 10 · 60 = 600 с.

Вычисляем молярную массу эквивалента платины.

M_Э = m · F / (I · t) = 1,517 · 96487 / (5 · 600) = 48,79 г/моль.

Молярная масса платины 195,1 г/моль. Значит, валентность платины в нитрате равна 195,1 / 48,79 = 4.

Катодный процесс: Pt⁴⁺ + 4e^–  Pt⁰.

Нитрат-ионы на аноде не разряжаются. Вместо них окисляются молекулы воды:

2H₂O – 4e^–  O₂ + 4H⁺

Вычисляем объем кислорода, учитывая, что молярный объем эквивалента кислорода равен 5,6 л/моль.

V(O₂) = 5,6 · 5 · 600 / 96487 = 0,174 л.

Схема электролиза:

Pt(NO₃)₄ + 2H₂O = Pt + O₂ + 4HNO₃

Экзаменационный билет №10

1. Химическое равновесие, закон действующих масс. Смещение равновесия, принцип Ле – Шателье. Уравнение химического сродства.

2. При 298 к энтропия ромбической серы , а моноклинной . Энтальпии сгорания соответственно равны: . Рассчитайте, возможно ли превращение при

Уравнение процесса:

S_р  S_м

Вычисляем тепловой эффект этой реакции как разность энтальпий сгорания исходных веществ и продуктов.

H_ф.п. = H^сг(S_р) – H^сг(S_м) = –297,9 – (–298,2) = 0,3 кДж.

Вычисляем изменение энтропии фазового перехода:

S_ф.п. = H_ф.п. / T = 0,3 / 298 = 1,0·10^–3 кДж/К.

Рассчитываем энергию Гиббса:

G_ф.п. = H_ф.п. – TS_ф.п. = 0,3 – 298 · 1,0·10^–3 = 0,002 кДж.

G_ф.п. > 0, поэтому переход S_р  S_м при 298 К невозможен.

3. Привести запись гальванического элемента, возникающего на посеребрённой стальной поверхности при нарушении целостности покрытия. Записать процессы коррозии во влажной атмосфере, указать продукты коррозии

Запишем величины стандартных окислительно-восстановительных потенциалов металлов.

E⁰(Fe²⁺/Fe) = –0,44 В

E⁰(Ag⁺/Ag) = +0,80 В

E⁰(Fe²⁺/Fe) < E⁰(Ag⁺/Ag), поэтому железо будет анодом, а серебро — катодом.

Коррозия во влажном воздухе:

катод: 2H₂O + O₂ + 4e^–  4OH^– (восстановление)

анод: Fe⁰ – 2e^–  Fe²⁺ (окисление)

Схема процесса:

2Fe + 2H₂O + O₂ = 2Fe(OH)₂

На воздухе Fe(OH)₂ подвергается дальнейшему окислению:

4Fe(OH)₂ + O₂ + 2H₂O = 4Fe(OH)₃

Таким образом, продукт коррозии — ржавчина Fe₃O₄, образуемая при высыхании гидроксидов железа.

Схема гальванического элемента:

(–) Fe | O₂, H₂O | Ag (+)