Диффузионный потенциал

Потенциалы электродов

 

Задача 1. Цинковый электрод погружен в 0,1 н — раствор ZnSO₄ при 20^оС. Вычислить насколько изменится электродный потенциал цинка, если раствор сульфата цинка разбавить в 10 раз. Учесть, что средний коэффициентактивности электролита при этом увеличится от 0,40 до 0,64.

Ответ: DE = 0,023 В.

 

Задача 2. Окислительно — восстановительный потенциал системы Fe³⁺,Fe²⁺ в 0,1 н растворе HCl при отношении концентраций двух - и трехвалентных ионов железа, равном 10⁶, составляет 0,387 В.

Вычислить стандартный потенциал окислительно — восстановительной системы при 20^оС, если средние коэффициенты активности FeCl₂ и FeCl₃ в указанном растворе равны, соответственно, 0,33 и 0,08.

Ответ: E⁰ (Fe³⁺,Fe²⁺ ) = 0,77 В.

 

Задача 3. Стандартный электродный потенциал электрода Al |Al

при 25^оС равен Е⁰ (Al³⁺/Al)= - 1,66 В. Вычислите активность иона Al³⁺ в растворе, при которой потенциал этого электрода по отношению к стандартному водородному электроду будет равен нулю.

Ответ: 1,42^.10⁸⁴.

 

Задача 4. Вычислить активность иона Cr³+ в растворе, при которой потенциал электрода Е (Cr³⁺/Cr)по отношению к стандартному водородному электроду равен нулю. Стандартный электродный потенциал электрода Cr³⁺, Сг равен - 0,71 В.

Ответ: 9,95 10¹¹.

 

Задача 5. Потенциал свинцового электрода в 0,01 М растворе нитрата свинца относительно каломельного электрода равен –0,469 В при 298 К. Вычислите стандартный потенциал этого электрода относительно каломельного электрода. Средний коэффициент активности раствора равен 0,69.

 

Задача 6. Каково должно быть отношение активностей ионов Fe³⁺ и Fe²⁺, чтобы потенциалокислительно-восстановительного электрода Fe³⁺, Fe²⁺ | Pt пo отношению к стандартному водородному электроду был равен стандартному потенциалу электрода Сu²⁺, Cu | Pt? Значения стандартных потенциалов = 0,771 В и = 0,334 В.

 

Задача 7. Чему равно отношение активностей ионов Tl³⁺ и Tl⁺, если равновесный потенциал электрода Tl³⁺, TI⁺ | Pt равен нулю, а стандартный потенциал этого электрода по отношению кстандартному водородному электроду равен +1,25 В?

 

Электрохимические цепи

 

Задача 8. Определить активность ионов кадмия в 0,025 молярном растворе K₂CdI₄, если ЭДС элемента:

( - ) Сd | K₂Cdl₄ (С = 0,025 M) | KCl _(нас) | KCl (с = 0,1 н), Hg₂Cl₂ | Hg (+)

при 20^оС равна 0,824 В. Потенциал децинормального каломельного электрода равен 0,336 В, а стандартный потенциал кадмиевого электрода (при активности ионов Cd , равной единице) составляет — 0,395 В.

Ответ: 7,2-10^-4.

 

Задача 9. Вычислить при 25^оС ЭДС цепи:

( - ) Hg, Hg₂Cl₂(_ra) | KCl (1,0 н) | HCl (0,10 н), Cl₂, Pt (+),

если p_Cl2 = 1 атм, а стандартные потенциалы хлорного и каломельного электродов равны, соответственно 1,358 В и 0,2828 В . Средний коэффициент активности 0,1 н раствора равен 0,796.

Ответ: Е = 1,135 В.

 

Задача 10. Вычислить ЭДС цепи:

( - ) Pt (H₂) | HCOOH (С = 1 н) | KCl _нас | СН₃СООН (с = 0,5 н) | (Н₂) Pt (+), если не принимать во внимание диффузионный потенциал. Константы диссоциации муравьиной и уксусной кислот равны, соответственно, 1,2710^-4 и 1,8010^-5.

Ответ: Е = 0,0178 В.

 

Задача 11. ЭДС цепи:

( - ) Pt (H₂) |исследуемый раствор || KCl (с = 1 M), Hg₂Cl₂ | Hg (+) при 25^оС равна 0,829 В.

Каково значение рН раствора, если стандартный потенциал нормального каломельного электрода равен при этой температуре равен 0,283 В.

Ответ: рН = 9,13.

Задача 12. ЭДС цепи:

( - ) Hg | Hg₂Cl₂ | KCl (с = 0,1 M)|| раствор (хингидрон) | Pt (+)

при 25^оС равна 0,119 В.

Каково значение рН раствора, если стандартный потенциал нормального хингидронного электрода равен при этой температуре равен 0,699 В, а потенциал каломельного электрода в децинормальном растворе KCl равен 0,337 В?

Ответ: рН = 4,10.

 

Правило Лютера

Задача 13 Стандартные электродные потенциалы Cu⁺,Cu и Cu²⁺,Cu при 25^оС равны 0,520 и 0,337 В.

Определить стандартный окислительно - восстановительный потенциал Cu²⁺,Cu⁺ - электрода.

Ответ: E^o = 0,154 В.

 

Задача 14. Стандартные потенциалы электродов Hg²⁺ ,Hg и Hg₂²⁺,2Hg при 25^оС равны, соответственно, 0,860 и 0,796 В. Определите стандартный окислительно — восстановительный потенциал электрода Hg₂²⁺, 2Hg²⁺.

Ответ: - 0,924 В.

 

Определение ПР и Кн

 

Задача 15. Вычислить стандартный потенциал свинцового электрода, если при 25^оС ЭДС цепи:

( - ) Pb | Pb(NO₃)₂ (с = 0,02 М) | Hg₂Cl₂, Hg (+)

равна 0,757 В, средний коэффициент активности Pb(NO₃)₂ равен в указанном растворе 0,62 и электродный потенциал нормального каломельного электрода равен 0,283 В

Ответ: E^o (Pb²⁺ |Pb) = - 0,126 B.

 

Задача 16. Стандартные электродные потенциалы: E 0(Pb2+/Pb) и
E^o (SO₄^2-|PbSO₄,Pb) равны при 25^оС , соответственно, - 0,126 и - 0,355 В.

Составить цепь, написать реакции на электродах и общую реакцию в цепи и найти произведение растворимости соли PbSO₄.

Ответ: L_s = 1,82^.10^-8.

 

Задача 17. Найдите произведение растворимости бромида серебра при 323 К, если при этой температуре стандартные потенциалы бромидсеребряного и серебряного электродов соответственно равны 0,046 и 0,749 В.

 

Задача 18 Стандартные электродные потенциалы при 25^оС:

Е⁰ (Au ⁺/Au) = 1,7 В и Е⁰ (Au(CNS)₂^-/Au) = 0,69 В.

Составить цепь, написать реакцию на электродах и общую реакцию в цепи и определить константу нестойкости комплекса Au(CNS)₂^-.

Ответ: Кн = 8,55^.10^-18.

 

Задача 19. Рассчитайте растворимость хлорида серебра в воде при 323 К, если при этой температуре ЭДС гальваническою элемента

 

Ag | AgCl _{(насыщ.р-р)} | AgNO₃ | Ag

(0,05 m)

 

равна 0,199 В, а коэффициент активности иона Ag⁺ в 0,05 т растворе нитрата серебра при 323 К составляет 0,9.

 

 

Диффузионный потенциал

 

Задача 20. Вычислить диффузионный потенциал на границе растворов:

NaCl (0,1 н) | NaCl (0,01 н)

при 18^оС, если подвижности ионов Na⁺ и Сl^- при этой температуре равны,

соответственно, 42,6 10^-4 и 65,6 10^-4 {См^. м²-мольэкв^-1- ).

Ответ: j_d = 0,0122 В.

 

Задача 21. Вычислить диффузионный потенциал на границе растворов:

НCl (0,1 н) | NaCl(0,1 н)

при 25^оС, если подвижности ионов H⁺ и Na⁺ при этой температуре равны, соответственно, 349,82,7 10^-4 и 50,11 10^-4 (См^. м²-мольэкв^-1-.).

Ответ: (j_d = 0,0501 В.

 

Задача 22. Вычислить диффузионный потенциал на границе растворов:

K₂SO₄ (a = 0,1) | K₂SO₄ (a = 0,01)

при 25^оС, если подвижности ионов K⁺ и 1/2 SO₄^2- при этой температуре

равны, соответственно, 63,7 10^- и 68,7 10^- (См^. м²-мольэкв^-1-.).

Ответ: (j_d = 0,022 B.

 

Задача 23. Вычислить диффузионный потенциал на границе растворов:

KCl (a = 0,1) | LiCl (a = 0,1)

при 25^оС, если подвижности ионов К⁺ и Li⁺ при этой температуре

равны, соответственно, 73,52 10^- и 38,62 10^- (См^. м²-мольэкв^-1-.).

Ответ: j_d = 0,0136 B.

 

Задача 24. Вычислить диффузионный потенциал на границе растворов:

C_SNO₃ (a = 0,1) | C_SNO₃ (a = 0,01)

при 18^оС, если подвижности ионов Cs⁺ и NO₃^- при этой температуре равны,

соответственно, 66,8 10^- и 62,6 10^- (См^. м²-мольэкв^-1-.).

Ответ: j_d = 0,0019 B.

 

Задача 25. Вычислить диффузионный потенциал на границе растворов:

HCl (a = 0,1) | LiCl (a = 0,1)

при 25^оС. Подвижности ионов H⁺ и Li⁺ при этой температуре равны, соответственно, 349,82 10^-4 и 38,69 10^-4 (См^. м²-мольэкв^-1-.).

Ответ: j_d = 0,0566 В.

 

Задача 26. Вычислить диффузионный потенциал на границе растворов:

LiCl (a = 0,1) |LiCl (a = 0,01)

при 18^оC, если подвижности ионов Li ⁺ и Cl ^- при этой температуре равны,

соответственно, 32,6 10^-4 и 65,5 10^-4 (См^. м²-мольэкв^-1-.).

Ответ: j_d = 0,0194 B.

 

Задача 27. Эдс цепи:

(-) Ag|AgCl, BaCl₂ (m = 0,05)|BaCl₂ (m = 0,01), AgCl|Ag (+)

при 25^оС равна 0,02275 В. Коэффициенты активности ВаСl₂ при m = 0,05 и m = 0,01 равны соответственно 0,564 и 0,716. Вычислить число переноса ионов Ва²⁺, считая его в интервале указанных концентраций постоянным.

Ответ: t(Ba²⁺) = 0,46.

 

Задача 28. Вычислить числа переноса ионов в растворах KI с моляльностями 0,01 и 0,1 при 25^оС, если ЭДС цепи:

(-) K(Hg) |KI (m = 0,01) |KI (m = 0,1)|(Hg)K (+)

равна 0,05524 В, а ЭДС цепи:

(-) Ag|AgI, KI (m = 0,1)|KI (m = 0,01), AgI|Ag (+)

равна 0,05414 В.

Ответ: t. _ = 0,505; t„ + = 0,495.

 

Задача 29. Эдс цепи:

(-) Ag|AgCl, BaCl₂ (m = 0,05)|BaCl₂ (m = 0,01), AgCl|Ag (+)

при 25^оС равна 0,02275 В. Коэффициенты активности ВаСl₂ при m = 0,05 и m = 0,01 равны соответственно 0,564 и 0,716. Вычислить число переноса ионов Ва²⁺, считая его в интервале указанных концентраций постоянным.

Ответ: t(Ba²⁺) = 0,46.

 

Задача 30. Вычислить числа переноса ионов в растворах KI с моляльностями 0,01 и 0,1 при 25^оС, если ЭДС цепи:

(-) K(Hg) |KI (m = 0,01) |KI (m = 0,1)|(Hg)K (+) равна 0,05524 В, а ЭДС цепи:

(-) Ag|AgI, KI (m = 0,1)|KI (m = 0,01), AgI|Ag (+) равна 0,05414 В.

Ответ: t. _ = 0,505; t„ + = 0,495.

 

Задача 31. ЭДС элемента

 

(–) Cu | Cu(NO3)2 | Cu(NO3)2 | Cu (+)

с1 = 0,001 M с2 = ?

 

при 298 К составляет 0,0891 В. Средние ионные коэффициенты активности растворов Cu(NO₃)₂ при концентрациях с₁ и с₂ равны соответственно 0,888 и 0,511. Рассчитайте концентрацию нитрата меди (с₂) в католите.

Задача 32. Для нахождения числа переноса иона K⁺ использовали концентрационную цепь

 

(–) Нg, НgО | KОН | KОН | НgО_(т), Hg (+)

с₁ = 1,22 М с₂ = 0,015 М

γ_±1 = 0,75 γ_±2 = 0,92

 

Вычислите числа переноса ионов K⁺ и ОН^–, если ЭДС элемента, измеренная потенциометрическим способом, равна 0,058 В.

 

Задача 33. Определите числа переноса ионов Аg⁺ и NO₃^– в растворе AgNO₃, если ЭДС гальванического элемента составляет 0,034 В:

 

(–) Ag | AgNO₃ | AgNO₃ | Ag (+)

с₁ = 0,024 М с₂ = 0,1 М

γ_±1 = 0,86 γ_±2 = 0,72

 

Зависимостью чисел переноса от концентрации пренебречь.

 

Задача 33. Рассчитайте число переноса Cl^–, если ЭДС элемента равна 0,02 В:

 

(–) Рt | Н₂ | НСl | НС1 | Н₂ | Рt (+)

с₁= 0,01 М с₂ = 0,01 М

γ_±1= 0,905 γ_±2 = 0,89

 

Зависимостью чисел переноса от концентрации пренебречь.

Задача 34. С учетом диффузионных потенциалов вычислите рН раствора, если ЭДС элемента

 

(Pt) Н₂ | KOH_(aq) | KCl_(aq) | HCl_(aq) | H₂ (Pt)

c₁ = 0,001 М с₂ = 0,001 М

γ_± = 1 γ_± = 1

 

составляет 0,417 В. Ионное произведение воды равно 1,2 · 10^–14 при 291 К. Подвижности ионов водорода, хлора, калия, гидроксида соответственно равны 315; 65,5; 64,9 и 174 См ∙ см² ∙ моль^–1.

3.67. Вычислите произведение растворимости AgBr при 298 К, если ЭДС цепи

 

(–) Ag, AgBr | KBr_(aq) | KCl_(aq) | AgCl, Ag (+)

c₁ = 0,1 M c₂ = 0,1 M

 

при 298 К составляет 0,151 В. Произведение растворимости AgCl равно 1,56 · 10^–10, молярные электрические проводимости KCl и KВr соответственно равны 128,9 и 131,8 См · см² · моль^-1 (молярные электрические проводимости даны для учета диффузионного потенциала).