5. Контрольні задачі

1. Розрахуйте іонну силу і середні іонні коефіцієнти активності для розчинів суміші електролітів за 298 К, якщо моляльність електролітів в розчинах становлять: a) Na₂SO₄ – 0.005, MgSO₄ – 0.003; b) MgSO₄ – 0.005, LaCl₃ – 0.006.

2. Розрахуйте моляльність розчину Al(NO₃)₃ іонна сила якого дорівнює 0.3 моль/кг.

3. Іонна сила розчину NaNO₃ становить 0.30 моль/кг. Чому дорівнює моляльність розчину Al₂(SO₄)₃ з такою самою іонною силою.

4. Обчисліть іонну силу і середні коефіцієнти активності солей в розчинах 1 і 2. Моляльні концентрації солей вказані в таблиці.

№ розчину	Na2SO4	CeCl3	ZnSO4
1	0,015	0,05	0,025
2	0.001	0.003	0.006

5. Розрахуйте іонну силу розчину, що містить 0.1 моль/кг КСІ і 0.20 моль/кг ZnSO₄.

6. Чому дорівнює моляльність розчину К₃РО₄, що має таку ж іонну силу, що і 0.38 моль/кг розчин КСІ?

7. Константа дисоціації NH₄OH дорівнює 1.79∙10^-5. Визначити концентрацію NH₄OH, за якої ступінь дисоціації дорівнює 0.01 і еквівалентну електропровідність розчину, якщо рухливості іонів NH⁺ OHвідповідно дорівнюють 73.5 і 198.3 Ом^-1см²моль^-1.

8. Розчин слабкої кислоти Н₂А за температури 298К і розбавленні 63 л/г-екв має еквівалентну електропровідність 7.9 Ом^-1см²г-екв^-1, а за нескінченного розбавлення вона дорівнює 399.8 Ом^-1см²г-екв^-1. Розрахуйте константу дисоціації і рН кислоти.

9. Питома електропровідність нескінченно розбавлених розчинів KCl, KNO₃ і AgNO₃ за температури 25 ^oC дорівнює відповідно 149.9, 145.0 і 133.4 Ом^-1·м^-1. Чому дорівнює питома електропровідність нескінченно розбавленого розчину AgCl за 25^ОC?

10. Еквівалентні електропровідності нескінченно розбавлених розчинів НСІ, NaCl і CH₃COONa за температури 25 ⁰С дорівнюють 425.0 128.1 і 91.0 Ом^-1.см^2.моль^-1 відповідно. Чому дорівнює еквівалентна електропровідність оцтової кислоти (CH₃COOН) за нескінченного розбавлення і температури 25⁰С?

11.Еквівалентні електропровідності нескінченно розбавлених розчинів КСІ, KNO₃ i AgNO₃ за температури 25⁰С дорівнюють, відповідно, 149.9, 145.0 і 133.4 Ом^-1.см^2.моль^-1.Чому дорівнює еквівалентна електропровідність нескінченно розбавленого розчину AgСІ за температури 25⁰С ?

12. Яку частку загальної кількості зарядів переносить іон Li⁺ у водному розчині LiBr за температури 25⁰С, якщо рухливості Li⁺ і Br^¯ дорівнюють відповідно 6.87 і 7.81 Ом^-1.см^2.моль^-1?

13. Розрахуйте питому і еквівалентну електропровідності 0.01н розчину КСІ, якщо питомий опір розчину становить ρ = 709.22 Ом·см.

14. Еквівалентна електропровідність розчину електроліту за 298К дорівнює:

С·103, моль/л	0.1	0.05	0.03	0.01	∞
, Ом-1см2г-екв-1	193.9	282.6	347.0	386.1	399.8

Розрахуйте середнє значення константи дисоціації для електролітів: а) НА; б) Н₂А; в) Н₃А; г) Н₂А₃..

15. Еквівалентна електропровідність 1.59^.10^-4 моль/л розчину оцтової кислоти за температури 25⁰С дорівнює 12.77 Ом^-1.см^{2 .}моль^-1. Розрахуйте константу дисоціації кислоти і рН розчину.

16. Еквівалентна електропровідність розчину гідроксиду етиламонію C₂H₅NH₃OH за нескінченного розбавлення становить 232.6 Ом^-1.см^{2 .} моль^-1. Розрахуйте константу дисоціації гідроксиду етиламонію, еквівалентну електропровідність розчину, ступінь дисоціації і концентрацію іонів гідроксилу в розчині за розбавлення V=16 л·моль^-1, якщо питома електропровідність за даного розбавлення дорівнює 1.312^.10^-3 Ом^{-1 .}см^-1.

17. Еквівалентна електропровідність AgNO₃ за температури 298К і нескінченному розбавленні становить 133.36 Ом^-1·см²· моль^-1. Число перенесення Ag⁺ дорівнює 0.464. Розрахуйте рухливості іонів Ag⁺ і NO₃^-.

18. Розрахуйте еквівалентну електропровідність за температури 298К і за нескінченного розбавлення для дихлороцтової кислоти (СНСІ₂СООН), якщо константа дисоціації дорівнює К=3.32·10^-2 моль/м³, а еквівалентна електропровідність за розбавлення V = 32 л/моль становить 69.8 Ом^-1см²моль^-1.

19. Розрахуйте ступінь дисоціації і рН 1.5·10^-4 М розчину СНСІ₂СООН, якщо константа дисоціації кислоти дорівнює К = 3.32·10^-2.

20. Розрахуйте ступінь дисоціації води за температури 298К якщо питома електропровідність води становить χ = 6.33·10^-8 Ом^-1·см^-1. Рухливості катіону водню і аніону гідроксилу за нескінченного розбавлення дорівнюють: =349.8 Ом^-1·см²·моль^-1, = 198.3 Ом^-1·см²·моль^-1. Густина води дорівнює ρ=0.997 г/см³.

21. За температури 298К питома електропровідність масляної кислоти С₃Н₇СООН з концентрацією 0.016 моль/м³ становить χ = 1.81·10^-2 Ом^-1·м^-1. Еквівалентна електропровідність розчину кислоти за нескінченного розбавлення дорівнює =380·10^-4 Ом^-1·м²·кмоль^-1. Розрахуйте ступінь дисоціації, константу дисоціації та рН розчину кислоти за даних умов.

22. Абсолютні рухливості іонів Н⁺ і ОCl в розбавленому розчині за 291 К дорівнюють відповідно 31.3·10^-8 і 6.1·10^-8 м²/(с·В). Розрахуйте еквівалентні електропровідності і числа перенесення іонів розчину НОCl.

23. Для нескінченно розбавленого розчину NaCl за температури 298 K число перенесення катіону дорівнює t₊=0.382. Розрахуйте еквівалентну електропровідність і абсолютну рухливість аніону СІ^-, якщо еквівалентна електропровідність нескінченно розбавленого розчину NaCl становить λ₀=0.01265 Ом^-1·моль^-1·м².

24. Розрахуйте еквівалентну електропровідність за 298К і за нескінченного розбавлення для водного розчину оцтової кислоти, якщо константа дисоціації К=1.754·10^-5, а еквівалентна електропровідність за концентрації с=0.03 моль/л дорівнює 9.58 Ом^-1см² моль^-1.

25. Залежність добутку розчинності електроліту типу КА від температури записується рівнянням lnL_KA =-A/Т - BlnT - CT + D. Виведіть рівняння залежності теплоти дисоціації електроліту від температури. За якої температури розчинність досягає максимального значення?

26. Залежність іонного добутку води від температури має вигляд:

lnK_W =-12073.2/T – 27.24lnT – 0.0196T + 81.513.

Виведіть рівняння залежності теплоти дисоціації від температури. За якої температури іонний добуток води досягає максимального значення?

27. Стандартні електродні потенціали мідного і цинкового електродів відповідно дорівнюють: . Розрахуйте ЕРС гальванічного елементу, складеного з електродівZn²⁺| Zn ()i Cu²⁺| Cu ().

28. Стандартні електродні потенціали електродів, на яких відбуваються реакції Fe²⁺ + 2e = Fe i Fe³⁺ + e = Fe²⁺, дорівнюють -0.440 В і +0.771 В відповідно. Розрахуйте стандартний електродний потенціал електроду, на якому відбувається реакція Fe³⁺ + 3e = Fe.

29. Напишіть рівняння реакцій, що відбуваються в наведених гальванічних елементах:

a) Zn | ZnSO₄ || CuSO₄ | Cu

b) Сs | СsСI || KCl| AgCl | Ag

c) K | KNO₃ || AgNO₃ | Ag

d) Ag |AgI |KI || {FeCl₃, FeCI₂} | Pt

e) Pt | {Cu²⁺, Cu⁺} || Cl^־| Cl₂ | Pt

30. Запишіть гальванічні елементи в яких відбуваються наступні реакції:

a) Zn + 2Fe³⁺ = Zn²⁺ + Fe²⁺

b) H₂ +Cl₂ = 2HCl

c) 2Ag⁺ + H₂ = 2Ag + 2H⁺

d) CuSO₄ + Cd = CdSO₄ + Cu

31. Запишіть рівняння реакцій , що відбуваються в наведених гальванічних елементах, та розрахуйте для них константи рівноваги за температури 298К:

1) Zn|ZnSO₄||AgNO₃|Ag

2) Pt|{Sn⁴⁺;Sn²⁺}||{Fe³⁺;Fe²⁺}|Pt

Стандартні електродні потенціали за даної температури дорівнюють:

= -0.763 В; = 0.799 В;= 0.15 В;= 0.771 В.

32. Розрахуйте рН розчину, якщо за температури Т = 298 К ЕРС елементу

Pt | Hg | Hg₂Cl₂| KCl || H⁺, хінгідрон| Pt

становить 0.15 В. Стандартний електродний потенціал хінгідронного електроду дорівнює + 0.6994 В, каломельного + 0.3341 В.

33. Електрорушійна сила елементу (= 1атм, =1,[КСІ] = 0.1 М.)

Pt | H₂|H⁺|| KCl | Hg₂Cl₂ | Hg |Pt

дорівнює 0.4 В за температури 298 К. Розрахуйте рН розчину кислоти, якщо електродний потенціал каломельного електроду становить 0.3341 В.

34. ЕРС гальванічного елементу ZnZnСІ₂;Hg₂СІ₂Hg за 298 К дорівнює 1.23В. Концентрація ZnСІ₂ в розчині дорівнює 0.52М. Розрахуйте середній іонний коефіцієнт активності ZnСІ₂ в даному розчині за 298 К. Величини стандартних електродних потенціалів знайдіть у довіднику.

35. ЕРС гальванічного елементу CdCdCl₂;PbCl₂Pb за 298 К дорівнює 0.277В, а температурний коефіцієнт становить -4.8·10^-4В/К.Напишіть рівняння реакції, що відбувається в цьому елементі, і розрахуйте S, G і H для цієї реакції за 298 К.

36. Під яким тиском поступає хлор в лівий електрод, якщо ЕРС елементу

Pt СІ₂ HCl, aq СІ₂ Pt

P_СІ=? 0.01М P_СІ=1атм.

за температури 298 К дорівнює 0.0059В.

37. Яким чином повинен бути складений гальванічний елемент в якому відбувається реакція

Ag⁺ + Cl^- = AgCl.

38. Чи можливе протікання за стандартних умов реакції Fe³⁺ + Ag = Ag⁺ + Fe²⁺ (Т=298 К), якщо стандартні електродні потенціали дорівнюють:

= 0.771В, =0.799 В.

39. Розрахуйте стандартний електродний потенціал електроду AgAglKl за 298К, якщо при цій температурі добуток розчинності AgI дорівнює 8.3·10^-17. Стандартний електродний потенціал срібного електроду 0.799В.

40. Розрахуйте константу рівноваги реакції ZnSO₄ + Cd = CdSO₄ + Zn за температури 25^oC, якщо стандартні електродні потенціали електродів Zn²⁺Zn і Cd²⁺Cd відповідно дорівнюють -0.763 В і -0.403 В.

41. Розрахуйте константу рівноваги реакції ZnSO₄ + Cd = CdSO₄ + Zn за температури 25⁰С по даних про стандартні електродні потенціали.

42. По значеннях стандартних електродних потенціалів за температури 298 К розрахуйте константу рівноваги реакції:

CuSO₄ + Sn = SnSO₄ + Cu

43. По значеннях стандартних електродних потенціалів визначить ймовірність протікання реакції Mn + Fe³⁺ = Fe²⁺ + Mn ²⁺. Розрахуйте константу рівноваги реакції за температури 298 К.

44. ЕРС елементу в якому за температури 298 К відбувається реакція 0.5Hg₂Cl₂ + Ag = AgCl + Hg, дорівнює 0.456В і 0.439В за температури 293 К. Розрахуйте S, G і H реакції.

45. За температури 298К електрорушійна сила елементу Cd_(тв)|CdI₂|AgI_(тв)|Ag дорівнює Е = 0.285 В. Розрахуйте активність CdI₂ в розчині.

46. Розрахуйте тепловий ефект реакції Zn + 2AgCl = ZnCl₂ + 2Ag, що відбувається у гальванічному елементі за температури 273 К, якщо ЕРС елементу становить E= 1.015 В і температурний коефіцієнт ЕРС дорівнює

=-4.02·10^-4 В/K.

47. Електрорушійна сила елементу

AgAgСІ HCl, aq Hg₂СІ₂ Hg

дорівнює Е = 0.046 В, температурний коефіцієнт ЕРС за температури 298 К становить =3.38·10^-4В/К. Розрахуйте зміну ізобарно-ізотермічного потенціалу, ентропії і ентальпії реакції, що відбувається в елементі.

48. ЕРС елементу PtH₂HClAgClAg за температури 25 ⁰С дорівнює 0.322 В. Чому дорівнює рН розчину НСІ?

49. Залежність ЕРС від температури для елементу, в якому протікає реакція

Zn + Hg₂SO₄ = Zn SO₄ + 2Hg

має вигляд: Е = 1.4328 – 0.0011(Т – 298) - 7·10^-6(Т – 298)².

Розрахуйте значення ΔG, ΔS, і ΔH реакції за температури 303 К.

50. В гальванічному елементі за температури 298 К оборотно протікає реакція Cd+2AgCl=CdCl₂+2Ag. Розрахуйте зміну ентропії, якщо стандартна ЕРС елементу становить E^o= 0.6753 В, а стандартні ентальпії утворення CdCl₂ і AgCl дорівнюють -389.7 і -126.9 кДж^./моль відповідно.

51. Три гальванічні елементи мають стандартні ЕРС за температури 298К 0.01, 0.1 і 1.0 В відповідно. Розрахуйте константи рівноваги реакцій, що відбуваються в елементах, якщо кількість електронів, що приймають участь в елементарних окисно-відновних реакціях елементів, n = 1.

52. ЕРС елементу, в якому оборотно відбувається реакція 0.5Hg₂Cl₂+Ag=AgCl+Hg, дорівнює 0.456 В за температури 298К і 0.439 за температури 293К. Розрахуйте ΔG, ΔS, і ΔH реакції за температури 300 К.

53. Розрахуйте константу рівноваги реакції Cd + Cu²⁺ = Cu + Cd²⁺, якщо стандартні потенціали мідного і кадмієвого електродів дорівнюють: =+0.337В,= - 0.403В.

54. Розрахуйте тепловий ефект реакції Zn + 2AgCl = ZnCl₂ + 2Ag , що відбувається в гальванічному елементі за температури 273 К, якщо ЕРС елементу дорівнює 1.015В, а температурний коефіцієнт - -4.02·10^-4 В/К.

55. В гальванічному елементі за температури 298К оборотньо протікає реакція Cd+2AgCl=CdCl₂+2Ag. Розрахуйте зміну ентропії реакції, якщо стандартна ЕРС елементу Е⁰ = 0.6753В, а стандартні ентальпії утворення CdCl₂ i AgCl дорівнюють -389.7 і -126.9 кДж/моль відповідно.

56. ЕРС елементу, в якому відбувається реакція H₂ + 2AgBr = 2HBr + 2Ag, змінюється з температурою згідно рівнянню:

Е = 0.07131 – 4.99·10^-4(Т – 298) – 3.45·10^-6(Т – 298)²

Розрахуйте для даної реакції,ΔU за температури 308 К.

57. Для елементу Pt|{A;B}|| {C;D}| Pt за температури 298 К по довідникових даних про стандартні електродні потенціали і активності реагентів запишіть рівняння, що відбувається в гальванічному елементі і розрахуйте електрорушійну силу елементу, енергію Гіббса і константу рівноваги окисно-відновної реакції:

№	А	В	С	D	aA	aB	aC	aD
1	Tl3+	Tl+	Cr3+	Cr2+	0.002	0.1	0.06	0.02
2	Sn4+	Sn2+	Ce4+	Ce3+	0.03	0.001	0.02	0.05
3	Fe3+	Fe2+	Co3+	Co2+	0.01	0.03	0.1	0.05
4	V3+	V2+	Pu4+	Pu3+	0.02	0.05	0.6	0.02
5	UO22+	UO2+	S2O82-	SO42-	0.1	0.5	0.03	0.08

58. Для реакції, що відбувається оборотньо в гальванічному елементі, дається рівняння залежності електрорушійної сили Е від температури. За заданої температури Т розрахуйте електрорушійну силу елементу (Е), зміну енергії Гіббса (ΔG), ентальпії (ΔH), ентропії (ΔS), енергії Гельмгольця (ΔA) і теплоту (Q), що виділяється, чи поглинається при роботі елементу. Розрахунки проводити для 1 моля реагуючої речовини.

№	Т,К	Реакція	Рівняння Е = f(T)
1	310	Pb+PbO2+2H2SO4=2PbSO4+2H2O	E = 2.1191 + 1.62·10-4(T-273) + + 8.5·10-7(T-273)2
2	363	Hg2SO4+Cd= CdSO4+2Hg	E = 1.0183-4.06·10-5(T-298)
3	350	2AgI+Pb=2Ag+PbI2	E=0.259-1.38·10-4T
4	298	Hg2Cl2+Pb=2Hg+PbCl2	E=0.5353+1.45·10-4T
5	350	ZnCl2+2Hg=Hg2Cl2+Zn	E=1.0045+9.4·10-5(T-298)
6	290	2Hg+2Cl-=Hg2Cl2+2e	E=0.2415-6.5·10-4(T-298)

59. В гальванічному елементі протікає реакція CuSO₄ + Zn = ZnSO₄ + Cu. Розрахуйте ΔH і ΔS реакції, якщо ЕРС елементу дорівнює 1.960 В і 1.961 В за температур 273 К і 276 К відповідно.

60. В елементі Вестона відбувається реакція Cd + Hg₂SO₄ = Cd²⁺ + 2Hg. Розрахуйте ЕРС цього елементу за температури 303 К, якщо ΔH і ΔS реакції дорівнюють -198.8 кДж/моль и -7.8 Дж/(моль∙K)

61. Тепловий ефект реакції Pb + 2AgCl = PbCl₂ + 2Ag, що відбувається у гальванічному елементі, дорівнює ΔH = -105.1 кДж/моль. За температури 298.2К ЕРС елементу дорівнює 0.4901 В. Розрахуйте ЕРС елементу за температури 293.2К.