5. Электрохимическая кинетика

5.1. Вычислить значение напряжения разложения Ag₂SO₄, если перенапряжением серебра на катоде можно пренебречь, а перенапряжение кислорода на аноде принять равным 0.46 В.

5.2. Определите перенапряжение выделения водорода на свинцовом катоде, если при электролизе раствора серной кислоты с платиновым анодом напряжение разложения равено 2.69 В. Перенапряжение кислорода на аноде принять равным 0.46 В.

5.3. Рассчитайте ток обмена i₀ для реакции разряда иона гидроксония H₃O⁺ на ртутном электроде, если коэффициенты в уравнении Тафеля следующие: a = 1.41 В и b = 0.116 В.

5.4. Рассчитайте плотность тока реакции разряда иона гидроксония H₃O⁺ на свинцовом электроде из 5 н раствора H₂SO₄ при φ = – 0.9 В и 298 K, если известны коэффициенты в уравнении Тафеля a = 1.54 В и b = 0.13 В и средний ионный коэффициент активности γ_ = 0.135.

5.5. Рассчитайте ЭДС поляризации при электролизе раствора сульфата меди при 25С. Найти перенапряжение кислорода на платиновом аноде, если напряжение разложения сульфата меди равно 1.35 В, а стандартный потенциал кислородного электрода равен 1.23 В.

5.6. При электроосаждении меди используют раствор сульфата меди с серной кислотой. Возможно ли, выделить на катоде медь полностью без выделения водорода? Перенапряжение кислорода на платиновом электроде принять равным 0.46 В, а перенапряжение водорода на медном электроде равным 0.23 В.

5.7. По приведенные ниже вольтамперным характеристикам платинового электрода площадью 2 см², находящегося в контакте с раствором Fe²⁺, Fe³⁺ при 25С

η, мВ	50	100	150	200	250
I, мА	8.8	25.0	58.0	191	298

найдите плотность тока обмена и коэффициент переноса для электродного процесса.

5.8. На катоде идет процесс восстановления меди в диффузионном режиме. Ионы меди в растворе имеют концентрацию 0.01 моль/л, подвижность ионов меди 108 См∙см²/моль, а толщина диффузного слоя составляет 0.5 мм, при T=298 K. Определить значение плотности предельного тока на электроде.

5.9. 0.01 М раствор нитрата серебра подвергают электролизу между серебряными электродами при 25С. Оцените концентрацию ионов серебра у поверхности катода, если наблюдаемое диффузионное перенапряжение равно – 59.2 мВ.

5.10. При выделении водорода на ртутном электроде в 0.01 н растворе соляной кислоты при φ = – 1.133 В против нормального водородного электрода ток равен 601 мкA, а при φ = – 1.343 В он составляет 0.038 A. Площадь электрода 1.2 см². Определить коэффициенты a и b в уравнении Тафеля (T=298 K).

5.11. Плотность тока обмена стандартного водородного электрода (Pt) H₂│H⁺ составляет 0.79 мA/см². Какой ток течет через стандартный электрод площадью 5 см² при 25С, если потенциал равен 5 мВ.

5.12. Предельная плотность тока для реакции I₃^- + 2e  3I^- на платиновом электроде составляет 28.9 мкA/см² при концентрации KI₃ 6.610^-4 М и коэффициенте диффузии равном 1.1410^-5 см²/с. Вычислите толщину диффузного слоя.

Ответы

1.6. 0.159; 0.841

1.7.  271.23 г/моль

1.8.  773.2 мм.рт.ст.; 60.5°С

1.9.  16.84 мм.рт.ст.

1.10.  60.1 г/моль

1.11.  11.3°С

1.12.  321.7°С

1.13.  22.45 г

1.14.  179.96 г/моль

1.15.  9.6 атм

1.16.  3.86; 57.5 кал/г

1.17.  125.8 Дж/г

1.18.  5.2 г

1.19.  48.84 см³/моль

1.20.  -4603.8 Дж/моль; 793.7 Дж

1.21.  0.965 г/см³

1.23.  4.6 Дж/Kмоль

1.24.  18 см³/моль

1.25.  57.27 см³/моль

1.26.  0.87

1.27.  0.475; 0.84; 2.29; 1.06

1.28. 72%

1.29.  349.2 мм.рт.ст.

1.30.  72.5%

1.31.  0.0291 моль/л

1.32.  2; 6.7

1.33.  3.74

1.34.  1.9

1.35.  600 мл

1.36.  4.85×10^-13

1.37.  3.74

1.38. 

1.39.  8.9×10^-3 моль/кг и 7.3×10^-3 моль/кг

1.40.  2.14; 2.097

1.41.  γ_±²m²; 4m³ γ_±³; 27m⁴ γ_±⁴

1.42.  0.1; 0.3; 0.4; 0.4

1.43.  3:1

1.44.  2

1.45.  6.56×10^-4 моль/л и 8.07×10^-4 моль/л

1.46.  1.51×10^-3 моль/л и 3.2×10^-4 моль/л

1.47.  2.265×10^-4; 11.12; 1.33×10^-3 моль/л и 9.5×10^-12 моль/л

1.48.  -8.86 кДж/моль

1.49.  38.3% и 41.2%

2.1.  0.001182 См/см; 118.2 См∙см²/г-экв; 93.7%

2.2.  90 См∙см²/г-экв; 50.5 См∙см²/г-экв

2.3.  278.52 См∙см²/моль; 0.227 см^-1

2.4.  20.99 См∙см²/моль; 0.09; 0.00564 М; 5×10^-5

2.5.  1.43×10^-4 См/см; 14.29 См∙см²/моль

2.6.  9.87×10^-4 См/см

2.7.  1.25×10^-4 моль/л

2.8.  44.93 См∙см²/г-экв

2.9.  116.7 См∙см²/моль

2.10.  7.5×10^-4 моль/л и 1.79×10^-5

2.11.  2.52×10^-7

2.12.  50.18 и 65.62 См∙см²/г-экв; 0.43 и 0.57

2.13.  44 мин 40 с

2.14.  10325 A и 11472 A

2.15.  1.238 л и 26 ч 48 мин

2.16.  15 ч

2.17. : 78%

2.18.  0.4 г и 0.283 г

2.19.  0.83 и 0.17

2.20.  0.46 и 0.54

2.21.  0.35 и 0.65

2.22.  0.43 и 0.57

2.23.  0.28 и 0.72

2.24.  0.0461 моль и 0.0281 моль

2.25.  0.494 и 0.506

2.26.  4825 Кл, 0.58, 55.29 См∙см²/г-экв

2.27.  0.528 и 0.472

2.28.  0.84

2.29.  0.49

3.3.  0.023 В

3.4.  0.74 В и 1.08×10²⁵

3.5.  0.0615 В

3.6.  0.112 В

3.7.  7.08×10^-7 моль/л

3.8.  3.2×10⁶²

3.9.  1.6×10^-10

3.10.  1.7×10^-8

3.11.  0.28

3.12.  1.14 В

3.13.  0.0206 В

3.14.  0.001

3.15.  рН = 4.12.

3.16.  0.0127 В

3.17.  0.0042 В

3.18.  0.505, 0.495

3.19. – 40.7 кДж/моль, – 48.6 кДж/моль, – 26.6 Дж/K⋅моль

3.20.  – 95033 Дж/моль

3.21.  24 кДж/моль, – 55.9 кДж/моль

3.22.  – 196.53 кДж/моль, – 198.86 кДж/моль, – 7.83 Дж/K⋅моль

3.23.  0.065 В

3.24.  – 40.66 кДж/моль, – 26.63 Дж/K⋅моль, – 48.60 кДж/моль

3.25.  2.31

4.2.  138 с

4.3.  21.26%

4.4.  4610 c

4.5.  0; 25%; 33.3%; 37.8%

4.6.  3; 1.39×10^-4 л²/моль²∙с

4.7.  0.00323 мин^-1

4.8.  1; 0.0243 мин^-1

4.9.  0.02563 мин^-1

4.10.  0.0505 мин^-1; 45.6 мин

4.11.  4.2×10^-4 мин^-1; 27.51 ч

4.12.  7.4 мин

4.13.  0.02 моль/л; 0.015 моль/л

4.14.  2

4.15.  1.5

4.16.  1; 0.00337 мин^-1

4.17.  0; 17.35 мм.рт.ст./мин

4.18.  5.9×10^-4 с^-1; 1.1×10^-3 с^-1

4.19.  0.0027 с

4.20.  1.84 с

4.21.  1.11 моль/л; 0.7844 моль/л

4.22.  0.0141

4.23.  4.95×10^-2 c^-1; 5.32×10^-2 c^-1; 1.125×10^-2 c^-1

4.24.  256

4.25.  0.0967

4.26.  2.66×10⁴

4.27.  2.97 мин

4.28.  10¹⁰

4.29.  1.63×10^-6 мин^-1; 2

4.30.  увеличивает в 1.56 раза

4.31.  298 К

4.32.  190.9 кДж/моль; 177,6 кДж/моль; 9.12×10^-3

4.33.  66.15 мин

5.1.  0.89 В

5.2.  1.0 В

5.3.  710^-13 A/см²

5.4.  110^-5 A/см²

5.5.  0.46 В

5.6. 

5.7.  2.5 мA/см²; 0.48

5.8.  2.78 A/м²

5.9.  0.001 моль/л

5.10.  1.40 В; 0.116 В

5.11.  4.35 мA

5.12.  0.0502 см

38