ТЕРМОДИНАМИКА ГАЛЬВАНИЧЕСКОГО ЭЛЕМЕНТА

СЕМИНАР 4 ЭЛЕКТРОД И ЭЛЕКТРОДНЫЕ ПОТЕНЦИАЛЫ.

ЭДС ГАЛЬВАНИЧЕСКИХ ЭЛЕМЕНТОВ

1. Составьте гальванический элемент из электродов № 49 и № 152. Рассчитайте стандартную ЭДС составленного гальванического элемента и напишите реакцию, которая в нем протекает.

Ответ: | 2| +||2, 2+, +|, 0,226 В

2. Запишите уравнение Нернста для следующего гальванического элемента:

3. Пользуясь справочными данными, составьте гальванический элемент:

а) из медного (№ 30) и никелевого электродов; б) из хлорного и озонного в кислой среде (№ 54) электродов; в) из электрода № 98 и электрода № 63; г) из электрода № 141 и электрода № 136.

Рассчитайте стандартную ЭДС и напишите уравнение Нернста для каждого составленного вами гальванического элемента.

4. Составьте гальванический элемент по реакции: а) + + − = б) + 1/22 =

Ответ: а) | | −||+| ; б) | | | −| 2|

5. Составьте гальванический элемент по реакции:

а) 2+ + 2− = 2 б) + 3+ = 2+ + +

в) 22+ + 2 + + = 23+ + + 2

г) + 2 = + 2

Ответ: а) | 2| − ||2+| ; б) | | 2+ ||3+, +| ; в) | 2+, 3+|| , 2, +| ; г) | 2| −| | |

6. По данным о стандартной ЭДС ° установить, осуществима ли практически при 298 К в водном растворе реакция:

(тв) + 3+ = 2+ + +

Ответ: реакция не осуществима в данных условиях

ПРИМЕНЕНИЕ ИЗМЕРЕНИЙ ЭДС

7. Используя данные справочника о стандартных электродных потенциалах, рассчитайте константу равновесия химической реакции, протекающей при 298 К:

( )64− + 12 2 (тв) = − + ( )63−

Ответ: 949

8. При 25°С константа равновесия реакции:

22 + 2 = 23 + 2 равна 3,05 1012

Рассчитайте стандартный электродный потенциал системы

3+, 2+| .

Ответ: –0,369 В

9. Рассчитайте при 298 К константу равновесия следующей реакции:

2 + 4+ + 22+ = 2+ + 23+ + 22 ,

пользуясь справочными данными о стандартных электродных потенциалах. Оцените, в какую сторону смещено равновесие в данной реакции.

Ответ: 3,38·1015; равновесие смещено в сторону продуктов

Задания по сборнику Белевского:

Глава XII

1.1, 1.2, 1.3, 2.1, 2.3, 2.5, 3.1*, 3.3, 4.1*, 4.2, 5.1, 5.2*, 6.1, 7.1, 8.1, 8.3, 9.3, 9.5, 10.2, 10.5

СЕМИНАР 5 ПРИМЕНЕНИЕ ИЗМЕРЕНИЙ ЭДС

1. На основании данных о стандартных электродных потенциалах рассчитайте произведение растворимости (получив предварительно выражение для его расчета) и растворимость а) сульфида свинца (II) и б) хромата серебра. Сравните найденное произведение растворимости с табличным значением.

Ответ: а) 6,31·10–28, 2,51·10–14 моль/кг; б) 4,64·10–12, 1,051·10–4 моль/кг

2. ЭДС водородно-каломельной цепи при 25°C составляет 0,664 В. Определите раствора в водородном электроде, если для измерения был взят нормальный каломельный электрод. Давление водорода – 1 атм.

Ответ: 6,47

3. Рассчитайте раствора, если ЭДС элемента, составленного из хингидронного электрода, помещенного в исследуемый раствор, и насыщенного каломельного электрода, составила 0,22 В при 298 К.

Ответ: 4,017

4. Определите ЭДС цепи при 25°C:

| | 2 2| (1 М)||хинон, гидрохинон, +( = 5)|

Ответ: 0,122 В

5. ЭДС цепи:

| 2 ( (2) = 1 атм)| ||(0,1 М)| 2 2| |

при 25°C составляет 0,50 В. Получите выражение для расчета исследуемого раствора и численно рассчитайте его.

Ответ: 2,806

СЕМИНАР 6 КЛАССИФИКАЦИЯ ГАЛЬВАНИЧЕСКИХ ЭЛЕМЕНТОВ

1.Используя справочные данные, определите ЭДС

при 25°C, используя справочные данные.

Ответ: 0,0146 В

3. Под каким давлением поступает водород в левый электрод, если ЭДС элемента: | 2| (р − р)| 2 (1 атм)| при 25°C равна

0,027 В?

Ответ: 8,2 атм

4. Определите знаки электродов следующего гальванического элемента:

| 2 ( 1)| | 2 ( 2)| , если 2 > 1.

Ответ: положительный электрод с 2 ( 2)

5. Определите ЭДС следующего гальванического элемента при

25°C:

моль

| 2 (0,5 атм)| 4 (0,1 М)|| (0,1 кг ) | 2(2 атм)|

Воспользуйтесь справочными данными.

Ответ: 0,575 В

6. Определите ЭДС следующего гальванического элемента при

25°C:

| 2 (1 атм)| 4 (0,02 М)|| 3 (0,08 М)| 2(1,5 атм)|

Воспользуйтесь данными справочника.

Ответ: 0,459 В 7. Определите ЭДС следующего гальванического элемента при

данными.

Ответ: 1,877 В

ЗАВИСИМОСТЬ ЭДС ОТ ТЕМПЕРАТУРЫ

9. В гальваническом элементе при 298 К протекает реакция:

2 4− + 5 2+ + 2 2 = 2 2+ + 5 2 + 4 +.

Определите ∆ °, ∆ °, ∆ ° и (теплоту обратимо протекающей

10. В гальваническом элементе обратимо протекает реакция:

( )2(тв.) + (тв.) = ( )2(тв.) + (тв.)

Рассчитайте ∆ ° и ∆ °, реакции при 298 К, если температурный коэффициент ЭДС равен −0,963 ∙ 10−4 В/К.

Ответ: –18,586 Дж/К, –104933,6 Дж

11. Вычислите термодинамические функции реакции:

+ 2 = 2 + 2 ,

протекающей в гальваническом элементе при 273 К, если ЭДС элемента при этой температуре составила 1,015 В, а при 300 К –

1,004 В.

Ответ: ∆ = −195895 Дж, ∆ = −78,55 ДжК , ∆ = −217339,4 Дж

12. Энтальпия реакции (тв.) + 2 (тв.) = 2(тв.) + 2 (тв.),

протекающей в электрохимической цепи при температуре 298 К, равна −106,3 кДж, а ЭДС цепи при 298 К равна 0,490 В. Рассчитайте ЭДС цепи при температуре 278 К. Температурный коэффициент ЭДС считайте постоянным.

Ответ: 0,494 В

13. Температурная зависимость ЭДС гальванического элемента, составленного из водородного и хлорсеребряного электрода (одноэлектронный переход), в интервале температур 273-323 К выражается, как:

° = 0,2223 − 6,4 ∙ 10−4( − 298) − 3,2 ∙ 10−6( − 298)2.

Вычислите ∆ °, ∆ °, ∆ ° и ∆ ° при 293 К.

Ответ: ∆ ° = −21760 Дж, ∆ ° = −58,672 Дж/К, ∆ ° = −38950,9 Дж, ∆ ° = −180,96 Дж/К

14. ЭДС элемента | 2| | | | (одноэлектронный переход) описывается уравнением:

° = 0,07131 − 4,99 ∙ 10−4( − 298) − 3,45 ∙ 10−6( − 298)2.

Вычислите ∆ °, ∆ °, ∆ ° и ∆ ° при 30°C.

Ответ: ∆ ° = −6633 Дж, ∆ ° = −51,5 Дж/К, ∆ ° = −22232,2 Дж, ∆ ° = −201,75 Дж/К

15. ЭДС некоторого элемента зависит от температуры так, как схематически показано на графике. Выделяется во внешнюю среду или поглощается из нее теплота при работе такого элемента? Охлаждается или нагревается элемент в условиях теплоизоляции? Ответ поясните.

Ответ: элемент работает с поглощением энергии из окружающей среды, в условиях теплоизоляции происходит охлаждение элемента

Задания по сборнику Белевского:

Глава XII

1.4, 2.4, 3.2, 3.5, 4.4, 5.3, 5.6, 6.6, 7.4, 7.5, 7.6, 8.5*, 9.1, 9.6, 10.6