Задачи для самостоятельного решения

1. Электрические подвижности ионов K⁺ и ОН^– при бесконечном разведении равны соответственно 7,62×10^–8 и 20,5×10^–8 м²/В×с при 298 К. Рассчитайте молярную электрическую проводимость гидроксида калия при бесконечном разведении.

Ответ: L^о(KОН) = 2,81×10^–7 См×м²/моль.

2. Сопротивление желудочного сока, измеренное в ячейке с константой 50 м^–1, оказалось равным 45,0 Ом. Нормальной, пониженной или повышенной является кислотность желудочного сока, если в норме k(жел.сока) = (1,0¸1,2) См×м^–1.

Ответ: k(жел.сока) = 1,11См/м, кислотность в норме.

3. Определите относительное изменение концентрации минеральных солей в моче при заболевании почек, если удельная электрическая проводимость мочи человека изменяется от 1,08 См×м^–1 до 1,12 См×м^–1, а соотношение молярных электрических проводимостей = 0,6.

Ответ: = 1,607.

4. Вычислите константу растворимости лекарственного вещества – дигидрохлорида декамина (условная формула R₃N²⁺×2Cl^–) при 25^оС, если предельная молярная электрическая проводимость его равна 2,209 См×м²×моль^–1, удельная электрическая проводимость его насыщенного раствора равна 2×10^–3 См×м^–1, а воды, используемой для приготовления раствора, равна 1,2×10^–6 См×м^–1. Ответ: K_s = 2,96×10^–18.

5. Вычислите степень и константу диссоциации масляной кислоты, если удельная электрическая проводимость раствора масляной кислоты с концентрацией 0,0156 моль/л равна 1,81×10^–4 Ом^–1см^–1.

Ответ: a(С₃Н₇СООН) = 0,0316; K_а(С₃Н₇СООН) = 1,61×10^–5.

6. Определите величину потенциала серебряного электрода в 0,1М растворе AgNO₃, если g(Ag⁺) = 0,734, Т = 298 К.

Ответ: j(Ag⁺/Ag) = 0,733 В.

7. Дан электрод Pt/Sn⁴⁺, Sn²⁺. с(SnCl₄) = 0,01М; с(SnCl₂) = 0,001М,

Т = 298 К. Определите тип электрода и его потенциал. Принять коэффициент активности равным 1.

Ответ: ОВ-электрод, j(Sn⁴⁺/Sn²⁺) = 0,179 В.

8. Вычислите ЭДС серебряно-кадмиевого гальванического элемента, в котором активности ионов Ag⁺ и Cd²⁺ соответственно равны 0,1 и 0,005 моль/л. Напишите уравнения реакции, протекающей при работе данного гальванического элемента, вычислите изменение энергии Гиббса и составьте схему гальванического элемента. Т = 298 К.

Ответ: Е =0,81 В; DG = –156,3 кДж/моль.

9. Для определения рН желчи (из желчного пузыря) была составлена цепь из водородного и хлорсеребряного электродов, ЭДС которой оказалась равной 0,577 В при Т = 298 К. Концентрация электролита в электроде сравнения равна 1 моль/л. Определите рН пузырной желчи.

Ответ: рН(желчи) = 5,75, что соответствует норме.

10. Вычислите диффузионный потенциал, возникающий на границе 0,01М и 0,001М растворов KВr при 25^оС, если

u^о(K⁺) = 7,62×10^–8 м²/В×с, u^о(Вr^–) = 8,12×10^–8 м²/(В×с).

Ответ: j_д = –0,0018 В.

11. Вычислите теоретическое значение редокс-потенциала для системы, содержащей по 10 мл растворов гексацианоферрата(III) калия и гексацианоферрата(II) калия с концентрациями 0,01 моль/л и 0,05 моль/л, Т = 298 К. Ответ: j_r = 0,315 В.

12. Будет ли протекать окисление нитрит-иона перманганатом калия при Т = 298 К и рН = 6,0, если с(NO ) = с(NO ) = с(MnO ) = c(Mn²⁺) = 0,1 моль/л?

Ответ: Е=0,456 В, т.е. Е> 0, реакция протекает самопроизвольно.

13. В ходе биологического окисления протекает следующая реакция: НАД–Н +Н⁺ + ФП ФПН₂ + НАД⁺. Редокс-потенциал пары НАД⁺/НАДН+Н⁺ равен –0,32 В при рН = 7,0, а пары ФП/ФПН₂ равен –0,060 В. Т = 298 К. Найдите величину DG^/ реакции и укажите, на что расходуется выделяемая энергия.

Ответ: DG = –50,2 кДж, выделяемая энергия в митохондриях расходуется на синтез АТФ.

14. Содержащиеся в растениях нитраты могут восстанавливаться в нитриты и реагировать в желудке с входящими в состав пищевых продуктов вторичными аминами с образованием сильных канцерогенов – нитрозаминов. Определите, могут ли in vivo нитрат-анионы восстанавливаться аскорбиновой кислотой с образованием нитрит-анионов.

Ответ: аскорбиновая кислота восстанавливает нитрат-ионы с образованием нитрит-анионов.

15. Обоснуйте возможность протекания следующих реакций в стандартных условиях, используя табличные данные. Подберите коэффициенты ионно-электронным методом:

1. HI + HNO₂ (;(; I₂ + NO + H₂O

2. KMnO₄ + H₂O₂ + H₂SO₄ (;(; O₂ + MnSO₄ + K₂SO₄ + H₂O

3. KMnO₄ + Na₂SO₃ + H₂SO₄ (;(;

4. KMnO₄ + Na₂SO₃ + H₂O (;(;

5. KMnO₄ + Na₂SO₃ + KOH (;(;

6. KI + FeCl₃ (;(; I₂ + KCl + FeCl₂

7. FeSO₄ + I₂ + H₂SO₄ (;(; Fe₂(SO₄)₃ + …

8. Fe²⁺ + Cr₂O + H⁺ (;(; Cr³⁺ + Fe³⁺ + …

9. KMnO₄ + KNO₂ + KОН (;(; KNO₃ + K₂MnO₄ + …

10. Pb²⁺ + Cl₂ + H₂O₂ (;(; PbO₂ + 2Cl^–

11. Можно ли совмещать в ротовой полости протезы, приготовленные из нержавеющей стали и золота? Составьте схему гальванического элемента и покажите его работу в нейтральной слюне, обогащенной кислородом. Рассчитайте ЭДС. j^о(Fe²⁺/Fe)=–0,44 В;j^о(Au³⁺/Au)=1,498 В. Ответ: Е = 1,938 В.

12. Рассмотрите коррозионные свойства зубных протезов, изготовленных из сплава Pd с Ag в слюне с рН = 6, содержащей растворенный кислород. Рассчитайте ЭДС. j^о(Pd²⁺/Pd) = +0,99 В; j^о(Ag⁺/Ag) = +0,8 В.

Ответ: Е = 0,19 В.

13. Мембранный потенциал нервной клетки составил –80 мВ при 310 К. Концентрация ионов калия внутри клетки равна 150 ммоль/л. Чему равна концентрация ионов калия во внеклеточной жидкости? Ответ: 7,5 ммоль/л.

Контрольные вопросы по модулю

«Основы электрохимии. Редокс-процессы и равновесия»

Теоретические вопросы для студентов

лечебного и педиатрического факультетов

1. Электрическая проводимость. Ее виды. Проводники I и II рода. Примеры.

2. Удельная электрическая проводимость. Ее зависимость от разбавления растворов сильных и слабых электролитов.

3. Электрическая проводимость. Факторы, влияющие на ее величину. Использование электрической проводимости биологических жидкостей при оценке клинического состояния организма.

4. Молярная электрическая проводимость. Ее зависимость от разбавления растворов сильных и слабых электролитов.

5. Предельная молярная электрическая проводимость раствора. Закон Кольрауша.

6. Кондуктометрический метод анализа. Его применение для определения степени и константы диссоциации слабого электролита.

7. Гальванический элемент. Катод и анод гальванического элемента. ЭДС гальванического элемента.

8. Механизм возникновения электродного потенциала на примере цинкового электрода. Факторы, влияющие на потенциал этого электрода.

9. Объясните механизм возникновения электродного потенциала на примере медного электрода. Стандартный электродный потенциал.

10. Окислительно-восстановительные электроды. Приведите примеры. Факторы, влияющие на величину потенциала этих электродов.

11. Диффузионный потенциал. Механизм возникновения. Роль в возникновении биопотенциалов.

12. Мембранный потенциал. Мембранный потенциал живой клетки. Потенциал покоя и потенциал действия.

13. Потенциометрический метод анализа. Электроды определени. Электроды сравнения.

14. Электроды определения. Устройство и принцип работы стеклянного водородного электрода.

15. Электроды сравнения. Приведите пример такого электрода. Объясните принцип его работы.