Семинары по физхимии_2013 / Семинар 10
.docxСеминар № 10
Растворы электролитов. Теория Дебая – Хюккеля. Удельная, молярная и эквивалентная электропроводность
1 Раствор нитрата натрия имеет ионную силу 0,30 моль/кг. Какова моляльная концентрация сульфата алюминия в растворе, имеющим такую же ионную силу.
Ответ: 0,02 моль/кг
2 При 298 К средний ионный коэффициент активности серной кислоты в растворе с моляльной концентрацией кислоты 0,1 моль/кг равен 0,265. Рассчитайте активность кислоты в растворе. Ответ: 7,44·10–5
3 Используя уравнение Гюнтельберга (второе приближение теории Дебая – Хюккеля), рассчитайте коэффициенты активности ионов Са2+ и Cl–, средний коэффициент активности, среднюю ионную активность и активность соли в растворе с моляльной концентрацией хлорида кальция 0,002 моль/кг.
4 Сопротивление раствора хлорида калия с(KCl) = 0,02 моль/дм3, помещенного при температуре 298 К в кондуктометрическую ячейку, равно 217 Ом, а раствора уксусной кислоты с(СН3СООН) = 0,01 моль/дм3 в той же ячейке – 3870 Ом. Рассчитайте удельную и молярную электропроводности, степень диссоциации, рН раствора и константу диссоциации уксусной кислоты, если известны удельная электропроводность использованного раствора хлорида калия κ = 0,2765 См/м и предельные подвижности ионов при 298 К: λ0(Н+) = 349,8·10–4 ; λ0(СН3СОО–) = 40,9·10–4 См·м2/моль.
Ответ:κ = 1,55·10–2 См/м ; λ= 1,55·10–3См·м2/моль ; рН = 3,40
5 Определите растворимость S (моль/дм3) и произведение растворимости сульфата бария при 298 К, если удельная электропроводность его насыщенного раствора равна 3,30·10–4 См/м, а удельная электропроводность воды, взятой для растворения соли, равна
2,0·10–5.См/м.
Предельные подвижности ионов: λ0(1/2Ва2+) = 63,6·10–4 ; λ0(1/2SO4–) = 80,0·10–4 См·м2/моль. Ответ: S = 1,08·10–5 моль/дм3
6 Предельная абсолютная скорость иона [(СН3)4N]+ в водном растворе при 298 К равна 3,38·10–8 м2/(В·с). Определите: а) предельную подвижность и скорость движения иона при градиенте электрического поля 100 В/м; б) стоксовский радиус иона, если вязкость воды в условиях опыта равна 0,894·10–3 Па·с; в) предельную подвижность иона в ацетоне и нитрометане, вязкости которых при 298 К равны соответственно 0,310·10–3 и
0,627·10–3 Па·с. Ответ: rSt = 0,281 нм
7 Удельная электропроводность насыщенного водного раствора хлорида серебра при
25 0С равна 2,28 ∙10–4 ом–1 м–1, а воды, взятой для растворения, 1,16 ·10–4 ом–1 м–1. Определите растворимость S и ПР(AgCl), если известно, что эквивалентные электропроводности при бесконечном разбавлении для KCl, KNO3, AgNO3 при той же температуре имеют следующие значения: 149,9 ·10–4; 145,0 ·10–4 ; 133,4 · 10–4 ом–1 м2 моль–1 соответственно.
8 Определите удельную электропроводность раствора, содержащего хлорид цинка ( с = 0,1 моль/дм3) и соляную кислоту, рН раствора равен нулю. Предельные подвижности ионов: λ0(Н+) = 349,8·10–4; λ0(Cl–) = 76,4·10–4 и λ0(1/2Zn2+) = 54·10–4 См·м2/моль .
Ответ: κ = 45,25 См/м
9 Сопротивление раствора хлорида калия с (KCl) = 0,1 моль/дм3, имеющего при температуре 298 К удельную электропроводность 1,288 См/м и помещенного в кондуктометрическую ячейку, равно 93,2 Ом. Раствор хлорида цинка, помещенный в ту же ячейку, имеет сопротивление R1 = 321 Ом. К данному раствору добавили некоторое количество кристаллического сульфата цинка и сопротивление смешанного раствора стало равным R2 =185,5 Ом. Определите молярные концентрации солей в растворе, если предельные подвижности ионов равны: λ0(1/2Zn2+) = 54·10–4; λ0(Cl–) = 76,4·10–4;
λ0(1/2SO4–) = 80,0·10–4 См·м2/моль.
Ответ: с (ZnCl2) = 1,43·10–2 моль/дм3 ;с (ZnSO4) = 0,01 моль/дм3
10 Рассчитайте эквивалентную и молярную электропроводности раствора серной кислоты (ω =70 % ; ρ = 1,6146·103 кг/м3) , если его удельная электропроводность при 291 К равна 21,57 См/м. Ответ: λm(H2SO4) = 18,72·10–4 См·м2/моль
11 Рассчитайте скорость движения иона натрия в водном растворе при 298 К , если разность потенциалов 10 В приложена к электродам, находящимся на расстоянии 1 см друг от друга, а предельная подвижность λ0(Na+) = 50,1·10–4 См·м2/моль .
Сколько времени понадобится иону, чтобы пройти расстояние от одного электрода до другого? Ответ: 5,2·10–5 м/с ; 193 с.
12 Рассчитайте стоксовский радиус иона лития в водном растворе при 298 К и оцените число молекул воды, входящих в гидратную оболочку иона, если предельная подвижность λ0(Li+) = 38,6·10–4 См·м2/моль , кристаллографический радиус иона лития равен 60 пм, вязкость воды равна 0,891·10–3 Па·с. Собственный объем молекулы воды оцените из параметров уравнения Ван-дер-Ваальса (b(Н2О) = 30,49 см3/моль).
Ответ: 250 пм ; пять молекул воды