Неравновесные явления в растворах электролитов (электропроводность, диффузия)

1. Для 0,01 н KCl удельное сопротивление  = 709,22 смОм. Вычислите удельную и эквивалентную электропроводности. ( = 0,141 Ом^–1м^–1 ;  = 0,0141 м² /(Омг-экв)

2. Рассчитайте электропроводность 1 М AgNO₃ при 291 К, если расстояние между электродами 5 см, площадь каждого электрода 2 см² . Эквивалентная электропроводность этого раствора  = 94,3 см² /(Омг-экв). ( = 3,77210^–2 Ом^–1)

3-1. Сосуд для измерения электропроводности наполнен 0,05 М CuSO₄ . Площадь каждого электрода 4 см² , расстояние между ними 7 см. Сопротивление слоя раствора, заключенного между электродами, равно 230 Ом. Найти удельную и эквивалентную электропроводность раствора. ( = 7,6110^–3 Ом^–1см^–1 ;

 = 76,1 см² /(Омг-экв)

3-2. В сосуд для измерения электропроводности помещены платиновые электроды в форме дисков диаметром 1,3 см, расстояние между электродами 1,7 см. Сосуд заполнен 0,05 М NaNO₃ . При напряжении 0,5 В через данный раствор протекает переменный ток 1,85 мА. Найти удельную и эквивалентную электропроводность раствора. ( = 4,7410^–3 Ом^–1см^–1 ;  = 94,8 см² /(Омг-экв)

4. Молярная электропроводность 0,5 М раствора К₂SO₄ при 298 К равна 162,7 см² /(Оммоль). Определите удельную и эквивалентную электропроводность данного раствора. ( = 81,35 см² /(Омг-экв);  = 8,13510^–2 Ом^–1см^–1)

5. Электрическое сопротивление 0,02 М KCl при 298 К равно 82 Ом, а сопротивление 0,0025 М K₂SO₄ в этой же ячейке оказалось равным 326 Ом. Удельная электропроводность 0,02 М KCl равна 2,7710^–3 См/см. Определите постоянную ячейки и молярную электропроводность 0,0025 М K₂SO₄ . (k_сос = 0,227 см^–1 ;  = 278,52 Смсм² /моль)

6-1. Удельная электропроводность 4% водного раствора H₂SO₄ при 18^оС равна 0,168 См/см, плотность раствора 1,026 г/см³ . Рассчитайте молярную и эквивалентную электропроводность раствора. ( = 401,3 Смсм²/моль;  = 200,65 Смсм²/г-экв)

6-2. Удельная электропроводность 70% водного раствора H₂SO₄ при 18^оС равна 21,5 См/м, плотность раствора 1,615 г/см³ . Рассчитайте молярную и эквивалентную электропроводность раствора. ( = 18,64 Смсм²/моль;  = 9,32 Смсм²/г-экв)

7. При 18^оС удельная электропроводность 5% водного раствора Mg(NO₃)₂ равна 4,38 См/м, плотность раствора 1,038 г/см³ . Рассчитайте эквивалентную электропроводность этого раствора и степень диссоциации соли, если предельные подвижности ионов равны: = 44,6 Смсм²/г-экв, = 62,6 Смсм²/г-экв. ( = 62,5 Смсм²/г-экв;  = 0,583)

8. При электролизе очень разбавленного раствора AgNO₃ с серебряными электродами увеличение количества соли в анодном пространстве составило 0,0625 г. Чему равна убыль соли (в граммах) в катодном пространстве? Воспользуйтесь справочными данными. (с_к = 0,0721 г)

9. Абсолютные скорости движения ионов Sr²⁺ и Cl^– в разбавленном растворе равны соответственно 5,210^–8 и 6,810^–8 м² /(сВ). Определите эквивалентные электропроводности и числа переноса ионов в растворе SrCl₂ . (₊ = 50,18 см² /(Омг-экв); _– = 65,62 см² /(Омг-экв); t₊ = 0,433; t_– = 0,567)

10. Рассчитайте скорость движения иона Rb⁺ в бесконечно разбавленном водном растворе при 25^оС, если разность потенциалов 35 В приложена к электродам, находящимся на расстоянии 0,8 см друг от друга. Сколько времени понадобится иону, чтобы пройти расстояние от одного электрода до другого? Воспользуйтесь справочными данными. (u = 3,52710^–2 cм/с;  = 22,7 с)

11. Рассчитайте удельную электропроводность 0,01 М водного раствора NaCl при 25^оС, считая, что подвижности ионов при этой концентрации равны их предельным подвижностям. Через слой раствора длиной 1 см, заключенный между электродами площадью 1 см² , пропускают ток силой 1 мА. Какое расстояние пройдут ионы Na⁺ и Cl^– за 10 минут? ( = 1,264510^–3 См/см; х (Na⁺) = 0,246 см, х (Cl^–) = 0,375 см)

12. Рассчитайте радиус иона N(CH₃)₄⁺ по закону Стокса из его предельной подвижности 44,9 Смсм²/г-экв в водном растворе при 25^оС. Вязкость воды при 25^оС равна 8,9110^–4 Пас. Оцените предельную подвижность этого иона в глицерине, вязкость которого равна 1,49 Пас. ( = 2,051Å; ^о_глиц = 2,68510^–2 Смсм²/г-экв)

13. Пользуясь справочными данными, оцените предельную подвижность иона К⁺ в формамиде и метилацетате при 298 К, если вязкость формамида в 3,7 раз больше, а вязкость метилацетата в 2,6 раз меньше, чем вязкость воды. (^о_{+ ,ФА} = 19,86 Смсм²/г-экв; ^о_{+ ,МА} = 191,1 Смсм²/г-экв)

14. Эквивалентная электропроводность при бесконечном разбавлении для KClO₄ равна 122,8 см² /(Омг-экв). Число переноса иона ClO₄^– равно 0,481. Определите подвижности ионов К⁺ и ClO₄^– . (₊^о = 63,73 см² /(Омг-экв); _–^о = 59,07 см² /(Омг-экв))

15. Для бесконечно разбавленного раствора NH₄Cl при 298 К число переноса катиона t₊ = 0,491. Вычислите подвижность (ионную электропроводность) и абсолютную подвижность аниона Cl^– , если = 0,0150 м² /(Омг-экв). (_– = 0,00763 м² /(Омг-экв); v = 7,9110^–8 м² /(сВ))

16-1. Рассчитайте эквивалентную электропроводность уксусной кислоты при бесконечном разведении (Т = 298 К), если эквивалентные электропроводности бесконечно разбавленных растворов HCl, CH₃COONa, NaCl равны 426; 91; 126 см² /(Омг-экв) соответственно. (_ = 391 см² /(Омг-экв))

16-2. Рассчитайте эквивалентную электропроводность бесконечно разбавленного раствора AgCl (Т = 298 К), если при данной Т эквивалентные электропроводности бесконечно разбавленных растворов КCl, КNО₃ и AgNО₃ равны 149,9; 145,0 и 133,4 см² /(Омг-экв) соответственно. (_ = 138,3 см² /(Омг-экв))

16-3. Для предельно разбавленных растворов KBr, K₂SO₄ и Li₂SO₄ молярная электропроводность соответственно равна 151,6; 307,0; 237,2 Смсм² /моль. Вычислите эквивалентную электропроводность для предельно разбавленного раствора LiBr. (_ = 116,7 См см² /г-экв)

17. Эквивалентная электропроводность водного раствора сильного электролита равна 130,5 Смсм²/г-экв при концентрации 1,210^–3 моль/л и 105,5 Смсм²/г-экв при концентрации 1,510^–2 моль/л. Какова эквивалентная электропроводность раствора при бесконечном разбавлении? (_ = 140,36 см² /(Омг-экв))

18. Удельная электропроводность водного раствора KJ равна 89,0 См/м, а раствора KCl той же концентрации – 186,53 См/м. Удельная электропроводность раствора, содержащего обе соли, равна 98,45 См/м. Рассчитайте долю KCl в растворе. (N_KCl = 0,097)

19. Рассчитайте удельную электропроводность абсолютно чистой воды при 25^оС, если ионное произведение воды при этой Т равно 1,00810^–14 . Воспользуйтесь справочными данными. ( = 5,510^–6 См/м)

20. Удельная электропроводность чистой воды равна 6,3310^–8 Ом^–1см^–1 при 298 К. Вычислите степень диссоциации, константу диссоциации и ионное произведение воды при этой Т, воспользовавшись справочными данными.

( = 2,0810^–9 ; К_д = 2,410^–16 ; К_W = 1,33310^–14 )

21. Рассчитайте эквивалентную электропроводность при 298 К и бесконечном разбавлении для монохлоруксусной кислоты, если константа диссоциации К_а = 1,5510^–3 моль/л, а эквивалентная электропроводность при разбавлении 32 л/моль равна 77,2 см² /(Омг-экв). (_ = 387,4 см² /(Омг-экв))

22. Эквивалентная электропроводность 1,5910^–4 М уксусной кислоты при 298 К равна 109,78 см² /(Омг-экв). Воспользовавшись справочными данными, вычислите константу диссоциации и рН раствора. (К_д = 1,74610^–5 ; рН = 4,35)

23. Удельная электропроводность 0,135 М раствора пропионовой кислоты при 291 К равна 4,7910^–2 См/м. Вычислите эквивалентную электропроводность, степень диссоциации, константу диссоциации и концентрацию ионов водорода, если предельные подвижности катиона и аниона при данной Т равны 349,8 Смсм² /г-экв и 37,2 Смсм² /г-экв соответственно. ( = 3,55 Смсм² /г-экв;  = 9,1710^–3; К_д = 1,14510^–5 моль/л; Н⁺ = 1,2410^–3 моль/л)

24. Удельная электропроводность раствора этиламина C₂H₅NH₃OH при разведении 16 л/моль (Т = 298 К) равна 1,31210^–3 См/см, эквивалентная электропроводность этиламина при бесконечном разведении составляет 232,6 Смсм² /г-экв. Рассчитать эквивалентную электропроводность раствора, степень диссоциации, концентрацию ионов гидроксила и константу диссоциации этиламина в растворе. ( = 30,0 Смсм² /г-экв;  = 0,09; К_д = 5,0910^–4 моль/л; ОН^– = 5,62510^–3 моль/л)

25. Константа диссоциации масляной кислоты С₃Н₇СООН равна 1,5410^–5 моль/л. Вычислите степень диссоциации кислоты при разведении 1024 л/моль, концентрацию ионов водорода и эквивалентную электропроводность при бесконечном разведении, если эквивалентная электропроводность при данном разведении равна 41,3 Смсм² /г-экв. ( = 0,118; Н⁺ = 1,15210^–4 моль/л; _ = 350,0 Смсм² /г-экв)

26. Удельная электропроводность 0,05 М раствора уксусной кислоты при некоторой температуре равна 3,2410^–2 См/м, а удельная электропроводность 0,0001 М раствора ацетата натрия составляет 7,7510^–4 См/м. Предельные подвижности ионов водорода и натрия при данной Т соответственно равны 349,8 и 50,11 Смсм² /г-экв. Найти константу диссоциации уксусной кислоты, считая соль полностью диссоциированной. (К_д = 1,50210^–5 моль/л)

27. Константа диссоциации гидроксида аммония при 25^оС равна 1,7910^–5 моль/л. Найти концентрацию NH₄OH, при которой  = 0,01, и эквивалентную электропроводность этого раствора, если предельные подвижности ионов равны: = 73,7 Смсм² /г-экв и = 200,0 Смсм² /г-экв. (с = 0,177 моль/л;  = 2,74 Смсм² /г-экв)

28. Удельная электропроводность 0,011 М NH₄OH при 18^оС равна 1,0210^–2 См/м, а удельная электропроводность 0,022 М NH₄OH равна 1,5010^–2 См/м при той же Т. Вычислите для указанных растворов степень диссоциации. Проверьте, насколько точно приведенные растворы следуют закону разведения, если предельные подвижности ионов равны: = 63,6 Смсм² /г-экв и = 174,0 Смсм² /г-экв. (₁ = 0,03, ₂ = 0,0287; К_д,1 = 1,74110^–5 моль/л, К_д,2 = 1,86610^–5 моль/л)

29-1. При 18^оС удельная электропроводность насыщенного раствора AgCl равна 1,37410^–6 Ом^–1см^–1 , а удельная электропроводность воды в тех же условиях равна 410^–8 Ом^–1см^–1 . Вычислите молярную концентрацию AgCl в насыщенном растворе и произведение растворимости этой соли. Значения подвижностей возьмите из справочника. (с = 1,11610^–5 моль/л; ПР = 1,24510^–10 )

29-2. При 18^оС удельная электропроводность насыщенного раствора ВаСО₃ в воде равна 25,47510^–4 См/м, а удельная электропроводность воды равна 4,510^–5 См/м. Рассчитайте растворимость ВаСО₃ в воде при 18^оС (в моль/л), считая соль полностью диссоциированной, а подвижности ионов равными предельным подвижностям: = 110 Смсм² /моль, = 132 Смсм² /моль. (S = 1,0310^–4 моль/л)

30. Удельная электропроводность 0,5 М KCl при 18^оС равна 5,12 См/м. Температурный коэффициент удельной электропроводности равен 0,0208 К^–1 . Вычислить эквивалентную электропроводность этого раствора при 20^оС.

( = 106,6 см² /(Омг-экв))

31. При 18^оС абсолютные подвижности катиона Н⁺ и аниона валериановой кислоты составляют 3,24210^–3 см² /(Вс) и 2,66210^–4 см² /(Вс), а температурные коэффициенты скорости этих ионов равны 0,0154 и 0,0244 К^–1 соответственно. Найти значение эквивалентной электропроводности при бесконечном разведении водного раствора валериановой кислоты при 25^оС.

(_ = 376,6 см² /(Омг-экв))

32. Рассчитать радиус «по Стоксу» однозарядного иона, если его предельная подвижность при 25^оС равна 38,710^–4 м² /(Омг-экв), а вязкость воды при этой температуре 0,89410^–3 Пас. Оценить предельную подвижность этого иона в глицерине, вязкость которого равна 1,49 Пас. (r = 2,3710^–10 м; ^о_глиц = 2,3310^–6 м²/(Омг-экв))

33. 1) Вычислить значения постоянных а и b уравнения Онзагера для 1-1 зарядного электролита в водном растворе при 273,2 и 373,2 К; диэлектрическую проницаемость воды в данном интервале температур принять постоянной и равной 70; 2) Сравнить наклоны прямых, изображающих зависимость  от при этих двух температурах, предполагая справедливость правила Вальдена – Писаржевского, если эквивалентная электропроводность бесконечно разбавленного раствора при 273,2 К равна 0,01 м² /(Омг-экв). Вязкость воды при 273,2 и 373,2 К равна, соответственно, 1,7910^–3 Пас и 2,8410^–4 Пас.

(Т = 273,2 К: а = 3,3310^–3 м² /(Омг-экв^3/2), b = 0,310 г-экв^–1/2, А = 6,4310^–3 м²/(Омг-экв^3/2); Т = 373,2 К: а = 1,79710^–2 м² /(Омг-экв^3/2), b = 0,194 г-экв^–1/2, А = 3,0210^–2 м²/(Омг-экв^3/2))

34. С помощью уравнения Онзагера оценить электропроводности при 293,2 К для 0,01 М растворов сильного 1-1 зарядного электролита в воде ( = 1,00510^–3 Пас,  = 80,4) и в формамиде ( = 3,7510^–3 Пас,  = 111,5), полагая, что константа формулы Вальдена – Писаржевского в обоих случаях одинакова и равна 1,45710^–5 м²Пас/(Омг-экв). (_вода = 136,37 см² /(Омг-экв); _ФА = 37,1 см² /(Омг-экв))

35. Изобразите вид кривых кондуктометрического титрования в координатах 1/R (или æ) – V_{титранта} для следующих систем: 1) NaOH + HCl (HCl – титрант); 2) NH₄OH + HCl (HCl – титрант); 3) HCl + NH₄OH (NH₄OH – титрант); 4) AgNO₃ + LiCl (LiCl – титрант). Ответ аргументируйте.