Термодинамика растворов

Примеры решения типовых задач

Задача 1. При 20°С 20%-ный раствор серной кислоты имеет плотность 1,139 г/мл. Выразить концентрацию водного раствора через молярность, нормальность, моляльность и мольные доли.

Дано:  = 20% t= 20°С  = 1,139 г/мл	Решение: 1. Рассчитываем молярность раствора серной кислоты. Для расчетов возьмем массу раствора 100 г, тогда масса серной кислоты 20 г. Количество растворенного вещества и объем раствора определяем по формулам: ; ,
СМ- ? СН - ? Сm,2 -?х2- ? х1- ?	а молярность – количество растворенного вещества, отнесенное к 1 литру раствора:

2. Рассчитываем нормальность раствора кислоты.

Нормальность – число моль-эквивалентов растворенного вещества в 1 л раствора:

, тогда

Следует иметь в виду, что так как то С_Н = 2С_М.

(М_э = Мf_э, f_э – фактор эквивалентности, для кислот f_э = , т.е. для серной кислотыf_э = ½).

3. Моляльность растворенного вещества - число моль этого вещества в 1000 г растворителя.

,

тогда моляльность равна

4. Мольная доля рассчитывается по формуле:

Ответ:

С_М= 2,324 моль/л; С_Н =4,648 моль-экв/л; С_m,2 =2,041 моль/кг;

х₂=0,035; х₁= 0,965.

Электропроводность электролитов

Примеры решения типовых задач

Задача 1. Удельная электропроводность 0,135 М раствора пропионовой кислоты С₂Н₅СООН равна 4,7910^-4 Ом^-1см^-1. Рассчитайте эквивалентную электропроводность раствора, константу диссоциации кислоты и рН раствора, если предельные подвижности Н⁺ и С₂Н₅СОО^- равны соответственно 349,8 Ом^-1·моль-экв^-1·см² и 37,2 Ом^-1·моль-экв^-1·см².

Дано: = 4,7910-4Ом-1см-1 С=0,135 М =349,8 =37,2 рН - ?  - ? Кдис- ?

Решение: 1. Эквивалентную электропроводность определяем по формуле . 2. Согласно закону Кольраушанаходим величину эквивалентной электропроводности при бесконечном разведении

3. Степень электролитической диссоциации равна:

4. Константа диссоциации определяется законом разведения Оствальда:

, следовательно,

5. Определяем водородный показатель раствора кислоты

; .

Тогда

.

Ответ:

рН = 2,91; = 3,55 ; К_дис= 1,1510^–5 моль/л.

Электродвижущие силы и электродные потенциалы

Примеры решения типовых задач

Задача 1.Вычислите ЭДС и электрическую работу, вырабатываемую следующим элементом при 25°С:

Pt/ Fe³⁺(а₁= 0,1), Fe²⁺(а₁= 0,5) // Fe³⁺(а₂= 0,4), Fe²⁺ (а₂= 1) /Pt

Стандартный электродный потенциал .

Дано: а1(Fe3+)= 0,1 а1(Fe2+)= 0,5 а2(Fe3+)= 0,4 а2(Fe2+)= 1 Е - ? - ?

Решение: Электродвижущая сила элемента равна разности потенциалов катода и анода (без учета диффузионного потенциала): , 1. Определим, какой из электродов будет являться катодом, а какой анодом для чего воспользуемся уравнением в общем виде: В случае данного электрода уравнение имеет вид:

Тогда

₂ – потенциал катода, ₁ – потенциал анода, т.к. ₂>₁.

_{2. Рассчитаем ЭДС элемента:}

_{3. Определим электрическую работу, совершаемую элементом:}

Ответ:

Е = 0,0178 В; .