новая папка 1 / 287894
.pdfМосковский государственный технический университет имени Н.Э. Баумана
ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКИЕПРОЦЕССЫ В РАСТВОРАХ
ЗАДАЧИ ДЛЯ ЗАЩИТЫ МОДУЛЯ 3 ПОКУРСУХИМИИ
Методические указания
Москва Издательство МГТУ им. Н.Э. Баумана
2013
УДК 541.13 ББК 24.57 Э45
Авторы: С.Л. Березина, В.М. Горшкова, А.А. Гуров, В.Н. Шаповал, И.И. Юрасова
Рецензент Ю.А. Пучков
Электрохимические процессы в растворах. Задачи для Э45 защиты модуля 3 по курсу химии : метод. указания / [С. А. Березина и др.]. – М. : Изд-во МГТУ им. Н. Э. Баумана,
2013. – 23, [1] с.
ISBN 978-5-7038-3662-0
Приведены типовые задачи по темам «Растворы электролитов», «Гальванические элементы. Электролиз», «Коррозия и защита металлов от коррозии» для контроля знаний студентов по темам модуля 3 курса химии в техническом университете.
Для студентов первого и второго курсов всех специальностей МГТУ им. Н. Э. Баумана, изучающих химию по программе бакалавриата.
Рекомендовано Учебно-методической комиссией Научно-методи- ческогокомплекса«Фундаментальныенауки» МГТУим. Н.Э. Баумана.
УДК 541.13 ББК 24.57
Учебное издание
БерезинаСветланаЛьвовна Горшкова Вера Минировна ГуровАлександр Алексеевич Шаповал Валентин Николаевич Юрасова Ирина Игоревна
ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКИЕПРОЦЕССЫВ РАСТВОРАХ
Редактор Е.К. Кошелева
Корректор Р.В. Царева Компьютерная верстка А.Ю. Ураловой
Подписано в печать 25.09.2013. Формат 60×84/16. Усл. печ. л. 1,4. Тираж 500 экз. Изд. № 13. Заказ
Издательство МГТУ им. Н.Э. Баумана. Типография МГТУ им. Н.Э. Баумана.
105005, Москва, 2-я Бауманская ул., д. 5., стр. 1
ISBN 978-5-7038-3662-0 |
МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2013 |
ПРЕДИСЛОВИЕ
В связи с переходом на блочно-модульную систему организации учебного процесса усилилась роль текущего контроля знаний студентов.
Во время контрольных мероприятий студенты подтверждают способность применять полученные знания при решении расчетных и логических задач.
Разнообразие условий представленных задач способствует объективной оценке знаний студентов.
3
1. РАСТВОРЫ ЭЛЕКТРОЛИТОВ
Задачи 1–10. Рассчитайте степень диссоциации , значения
водородного рН и гидроксидного рОН показателей 0,1 М водного раствора слабой кислоты, используя значение константы диссоци-
ации кислоты по первой ступени Kа(I) .
№ п/п |
Кислота |
Kа(I) |
1 |
НСООН |
1,78·10–4 |
2 |
СН3СООН |
1,74·10–5 |
3 |
С3Н7СООН |
1,50·10–5 |
4 |
HCN |
4,93·10–10 |
5 |
HClO |
2,82·10–8 |
6 |
HBrO |
2,06·10–9 |
7 |
H2Se |
1,55·10–4 |
8 |
H2SO3 |
1,58·10–2 |
9 |
HAsO2 |
6,03·10–10 |
10 |
H2SeO3 |
2,45·10–3 |
Задачи 11–20. Запишите выражение для константы диссоциации кислоты по первой ступени Kа(I) и рассчитайте ее
значение, если известны исходная концентрация кислоты С0
и степень ее диссоциации по первой ступени . |
Определите |
|||
водородный показатель рН данного раствора. |
|
|||
|
|
|
|
|
№ п/п |
Кислота |
С0 , моль/л |
|
|
11 |
H2CO3 |
0,1 |
|
2,1·10–3 |
12 |
HIO |
0,02 |
|
3,4·10–5 |
13 |
HNO2 |
0,1 |
|
7,2·10–2 |
14 |
HF |
0,2 |
|
5,7·10–2 |
15 |
H3PO4 |
0,5 |
|
1,2·10–1 |
16 |
H2S |
0,001 |
|
7,8·10–3 |
17 |
H2AsO3 |
0,6 |
|
9,9·10–4 |
18 |
H3AsO4 |
0,7 |
|
9,2·10–2 |
19 |
H2C2O4 |
0,8 |
|
2,6·10–1 |
20 |
H3BO3 |
0,005 |
|
3,4·10–4 |
4 |
|
|
|
|
Задачи 21–40. Определите степень диссоциации и водородный показатель рН 0,01 М раствора электролита. Как изменятся степень диссоциации и рН, если к 1 л электролита добавить заданный объем воды? Процесс диссоциации протекает в основном по первой ступени.
№ п/п |
Электролит |
Vводы, л |
Kd (I) |
|
|
|
1,78·10–4 |
21 |
НСООН |
0,5 |
|
22 |
СН3СООН |
1,0 |
1,74·10–5 |
23 |
С3Н7СООН |
1,5 |
1,50·10–5 |
24 |
HCN |
2,0 |
4,93·10–10 |
25 |
HClO |
2,5 |
2,82·10–8 |
26 |
HBrO |
3,0 |
2,06·10–9 |
27 |
H2Se |
3,5 |
1,55·10–4 |
28 |
H2SO3 |
4,0 |
1,58·10–2 |
29 |
HAsO2 |
4,5 |
6,03·10–10 |
30 |
H2SeO3 |
5,0 |
2,45·10–3 |
31 |
H2CO3 |
5,5 |
4,45·10–7 |
32 |
HIO |
6,0 |
1,58·10–2 |
33 |
HNO2 |
6,5 |
5,13·10–4 |
34 |
AgOH |
7,0 |
9,80·10–3 |
35 |
NH3·H2O |
7,5 |
1,74·10–5 |
36 |
LiOH |
8,0 |
4,40·10–1 |
Задачи 37–50. Определите водородный показатель рН раствора, полученного смешением равных объемов растворов сильных электролитов.
№ п/п |
Раствор 1 |
|
Раствор 2 |
|
||
|
|
|
|
|
|
|
Кислота |
|
рН |
Основание |
|
рН |
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
37 |
H2SO4 |
|
1,3 |
KOH |
|
11,0 |
38 |
HCl |
|
2,5 |
NaOH |
|
12,0 |
39 |
HNO3 |
|
1,9 |
Ba(OH)2 |
|
10,5 |
40 |
HCl |
|
2,0 |
Ca(OH)2 |
|
11,5 |
41 |
H2SO4 |
|
0,5 |
Sr(OH)2 |
|
12,5 |
42 |
H2CrO4 |
|
1,2 |
NaOH |
|
11,3 |
43 |
HCl |
|
0,8 |
Вa(OH)2 |
|
12,3 |
44 |
H2SO4 |
|
1,7 |
NaOH |
|
10,9 |
45 |
H2CrO4 |
|
1,4 |
RbOH |
|
11,9 |
46 |
HNO3 |
|
0,9 |
KOH |
|
12,6 |
47 |
HNO3 |
|
1,9 |
Sr(OH)2 |
|
11,5 |
48 |
HCl |
|
1,5 |
KOH |
|
12,3 |
49 |
H2CrO4 |
|
1,3 |
KOH |
|
13,7 |
50 |
H2SO4 |
|
1,1 |
LiOH |
|
12,6 |
5
Задачи 51–70. Определите степень диссоциации и водо-
родный показатель рН 0,01 М раствора электролита. Как изменятся степень диссоциации и рН этого же раствора, но содержащего дополнительно 0,005 моль/л указанной соли? Принять, что процесс диссоциации слабого электролита протекает по первой ступени и соль полностью диссоциирует на ионы.
№ п/п |
Электролит |
Соль |
Kd (I) |
51 |
НСООН |
НСООNa |
1,78·10–4 |
52 |
СН3СООН |
(СН3СОО)2Pb |
1,74·10–5 |
53 |
С3Н7СООН |
С3Н7СООK |
1,50·10–5 |
54 |
HCN |
NH4CN |
4,93·10–10 |
55 |
HClO |
KClO |
2,82·10–8 |
56 |
HBrO |
NaBrO |
2,06·10–9 |
57 |
H2Se |
Na2Se |
1,55·10–4 |
58 |
H2SO3 |
(NH4)2SO3 |
1,58·10–2 |
59 |
HAsO2 |
NaAsO2 |
6,03·10–10 |
60 |
H2SeO3 |
K2SeO3 |
2,45·10–3 |
61 |
H2CO3 |
Na2CO3 |
4,45·10–7 |
62 |
HIO |
KIO |
1,58·10–2 |
63 |
HNO2 |
NH4NO3 |
5,13·10–4 |
64 |
AgOH |
AgNO3 |
9,80·10–3 |
65 |
NH3·H2O |
NH4Cl |
1,74·10–5 |
66 |
LiOH |
LiCl |
4,40·10–1 |
67 |
Zn(OH)2 |
ZnSO4 |
1,30·10–5 |
68 |
Pb(OH)2 |
Pb(NO3)2 |
4,70·10–4 |
69 |
Cd(OH)2 |
CdSO4 |
8,13·10–4 |
70 |
Fe(OH)2 |
FeCl2 |
1,20·10–2 |
Задачи 71–80. Рассчитайте водородный показатель рН насыщенного водного раствора труднорастворимого гидроксида, ис-
пользуя значение произведения растворимости ПРМ(ОН)х .
№ п/п |
Гидроксид |
ПРМ(ОН)х |
71 |
Mg(OH)2 |
6,8·10–12 |
72 |
Cu(OH)2 |
5,6·10–20 |
73 |
Mn(OH)2 |
2,3·10–13 |
74 |
Fe(OH)2 |
7,9·10–16 |
75 |
Co(OH)2 |
1,6·10–15 |
76 |
Ni(OH)2 |
1,6·10–14 |
77 |
Sc(OH)3 |
8,7·10–28 |
78 |
La(OH)3 |
3,6·10–23 |
79 |
Ce(OH)3 |
6,4·10–22 |
80 |
Y(OH)3 |
3,2·10–25 |
6
Задачи 81–90. Определите, выпадет ли осадок при смешении равных объемов 0,001 М растворов указанных реагентов при температуре 298 K. Объем конечного раствора считать равным сумме объемов взятых растворов.
№ п/п |
Реагенты |
Осадок |
ПРосадка |
|
|
|
|
81 |
AgNO3, KBr |
AgBr |
5,0·10–13 |
82 |
NaF, LiCl |
LiF |
1,5·10–3 |
83 |
Ca(NO3)2, Na2SO4 |
CaSO4 |
3,7·10–5 |
84 |
AgNO3, NaCl |
AgCl |
1,8·10–10 |
85 |
FeCl2, Na2S |
FeS |
3,4·10–17 |
86 |
AgNO3, NaBrO3 |
AgBrO3 |
5,8·10–5 |
87 |
BaCl2, K2C2O4 |
BaC2O4 |
1,1·10–7 |
88 |
CsBr, KIO3 |
CsIO3 |
1,0·10–2 |
89 |
TlNO3, NaI |
TlI |
6,6·10–6 |
90 |
BaCl2, Na2SO4 |
BaSO4 |
1,8·10–10 |
Задачи 91–100. Вычислите растворимость (моль/л и г/л) малорастворимой соли в воде, если известно произведение растворимости соли ПРсоли. Принять, что соль в растворе диссоциирована полностью.
№ п/п |
Малорастворимая |
ПРсоли |
|
соль |
|||
|
8,7·10–12 |
||
91 |
Ag2CO3 |
||
92 |
AlPO4 |
1,7·10–19 |
|
93 |
Ba3(PO4)2 |
6,0·10–39 |
|
94 |
Ca(IO3)2 |
1,9·10–6 |
|
95 |
CdS |
6,5·10–38 |
|
96 |
CuCl |
2,2·10–7 |
|
97 |
Li2CO3 |
1,9·10–3 |
|
98 |
Mg3(PO4)2 |
3,0·10–13 |
|
99 |
NiC2O4 |
4,0·10–10 |
|
100 |
PbCl2 |
1,7·10–5 |
7
Задачи 101–120. Вычислите растворимость (моль/л) труднорастворимого соединения в воде и в 0,1 М растворе соли сильного электролита. Принять, что соли в растворе диссоциированы полностью.
№ п/п |
Труднорастворимая |
Сильный электро- |
ПРсоли |
|
Соль |
лит |
|||
|
|
|||
|
|
|
|
|
101 |
AgBr |
AgNO3 |
5,0·10–13 |
|
102 |
LiF |
NaF |
1,5·10–3 |
|
103 |
CaSO4 |
Ca(NO3)2 |
3,7·10–5 |
|
104 |
AgCl |
AgNO3 |
1,8·10–10 |
|
105 |
FeS |
Na2S |
3,4·10–17 |
|
106 |
AgBrO3 |
AgNO3 |
5,8·10–5 |
|
107 |
BaC2O4 |
K2C2O4 |
1,1·10–7 |
|
108 |
CsIO3 |
KIO3 |
1,0·10–2 |
|
109 |
TlI |
KI |
6,6·10–6 |
|
110 |
BaSO4 |
BaCl2 |
1,8·10–10 |
|
111 |
Ag2CO3 |
AgNO3 |
8,7·10–12 |
|
112 |
AlPO4 |
AlCl3 |
1,7·10–19 |
|
113 |
Ba3(PO4)2 |
Ba(NO3)2 |
6,0·10–39 |
|
114 |
Ca(IO3)2 |
KIO3 |
1,9·10–6 |
|
115 |
CdS |
Na2S |
6,5·10–38 |
|
116 |
CuCl |
NaCl |
2,2·10–7 |
|
117 |
Li2CO3 |
LiCl |
1,9·10–3 |
|
118 |
Mg3(PO4)2 |
Na3PO4 |
3,0·10–13 |
|
119 |
NiC2O4 |
NiCl2 |
4,0·10–10 |
|
120 |
PbCl2 |
Pb(CH3COO)2 |
1,7·10–5 |
8
Задачи 121–140. Осадок малорастворимого соединения промыли водой. Определите процент возможных потерь осадка, если известны масса осадка т и произведение растворимости осадка
ПРосадка.
№ п/п |
Малорастворимый |
т, г |
ПРсоли |
|
осадок |
|
|
121 |
AgBr |
1,0 |
5,0·10–13 |
122 |
LiF |
0,9 |
1,5·10–3 |
123 |
CaSO4 |
0,8 |
3,7·10–5 |
124 |
AgCl |
0,7 |
1,8·10–10 |
125 |
FeS |
0,6 |
3,4·10–17 |
126 |
AgBrO3 |
0,5 |
5,8·10–5 |
127 |
BaC2O4 |
0,4 |
1,1·10–7 |
128 |
CsIO3 |
0,3 |
1,0·10–2 |
129 |
TlI |
0,2 |
6,6·10–6 |
130 |
BaSO4 |
0,1 |
1,8·10–10 |
131 |
Ag2CO3 |
0,2 |
8,7·10–12 |
132 |
AlPO4 |
0,3 |
1,7·10–19 |
133 |
Ba3(PO4)2 |
0,4 |
6,0·10–39 |
134 |
Ca(IO3)2 |
0,5 |
1,9·10–6 |
135 |
CdS |
0,6 |
6,5·10–38 |
136 |
CuCl |
0,7 |
2,2·10–7 |
137 |
Li2CO3 |
0,8 |
1,9·10–3 |
138 |
Mg3(PO4)2 |
0,9 |
3,0·10–13 |
139 |
NiC2O4 |
1,0 |
4,0·10–10 |
140 |
PbCl2 |
0,1 |
1,7·10–5 |
9
Задачи 141–160. Определите водородный показатель рН, константу гидролиза Kг и степень гидролиза г соли по первой ступе-
ни, если известны концентрация соли и константы диссоциации слабого электролита. Принять, что сольдиссоциируетполностью.
№п/п |
Соль |
|
С0 , моль/л |
|
|
Kдисс слабогоэлектролита |
|
|
|
|
|||
141 |
NH4Cl |
0,1 |
Kd (I) = 1,74·10–5 |
|
|
|
|
|
|
|
|||
142 |
CuSO4 |
0,2 |
Kd (I) = 6,61·10–7; Kd (II) = 2,19·10–8 |
|
|
|
|
||||||
143 |
Na CO |
3 |
0,3 |
K |
d (I) |
= 4,45·10–7; K |
d (II) |
= 4,69·10–11 |
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
144 |
BaS |
|
0,4 |
Kd (I) |
= 1,05·10–7; Kd (II) = 1,23·10–13 |
|
|
|
|
||||
145 |
BiCl3 |
|
0,5 |
Kd (I) = 3,09·10–12; Kd (II) = 1,00·10–12; Kd (III) = |
|||||||||
|
|
|
|
= 3,72·10–13 |
|
|
|
|
|
|
|
||
146 |
KNO2 |
|
0,4 |
Kd (I) = 1,78·10–4 |
|
|
|
|
|
|
|
||
147 |
Al2(SO4)3 |
0,3 |
K |
d (I) |
= 7,41·10–9; K |
d (II) |
= 2,14·10–9; K |
d (III) |
= |
||||
|
|
|
|
= 1,05·10–9 |
|
|
|
|
|
|
|
||
148 |
NaHCOO |
0,2 |
Kd (I) = 1,78·10–4 |
|
|
|
|
|
|
|
|||
149 |
FeCl3 |
|
0,1 |
Kd (I) = 4,79·10–11; Kd (II) =1,82·10–11; Kd (III) = |
|
||||||||
|
|
|
|
= 1,48·10–12 |
|
|
|
|
|
|
|
||
150 |
Zn(NO3)2 |
0,2 |
Kd (I) = 1,32·10–5; Kd (II) = 4,90·10–7 |
|
|
|
|
||||||
151 |
SnCl2 |
|
0,3 |
Kd (I) = 3,47·10–10; Kd (II) = 1,26·10–12 |
|
|
|
|
|||||
152 |
Fe2(SO4)3 |
0,4 |
Kd (I) = 4,79·10–11; Kd (II) = 1,82·10–11; Kd (III) = |
||||||||||
|
|
|
|
= 1,48·10–12 |
|
|
|
|
|
|
|
||
153 |
Na SO |
3 |
0,5 |
K |
d (I) |
= 1,58·10–2; K |
d (II) |
= 6,31·10–8 |
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
154 |
KF |
|
0,4 |
Kd (I) |
= 6,61·10–4 |
|
|
|
|
|
|
|
|
155 |
NaCN |
|
0,3 |
Kd (I) |
= 4,93·10–10 |
|
|
|
|
|
|
|
|
156 |
FeSO4 |
0,2 |
Kd (I) |
= 1,20·10–2; Kd (II) = 5,50·10–8 |
|
|
|
|
|||||
157 |
Pb(NO3)2 |
0,1 |
Kd (I) |
= 5,01·10–4; Kd (II) = 1,41·10–8 |
|
|
|
|
|||||
158 |
CoCl |
|
0,09 |
K |
d (I) |
= 7,94·10–5; K |
d (II) |
= 7,94·10–6 |
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
159 |
CdSO4 |
0,08 |
Kd (I) |
= 8,13·10–4; Kd (II) = 4,17·10–7 |
|
|
|
|
|||||
160 |
ScCl3 |
|
0,07 |
K |
d (I) |
= 3,16·10–8; K |
d (II) |
= 5,01·10–9; K |
d (III) |
= |
|||
|
|
|
|
= 4,07·10–10 |
|
|
|
|
|
|
|
||
10