plik


ÿþElektrochemia zadania 1. W zlewce zawierajcej roztwór siarczanu (VI) cynku o st|eniu 0,2 mol/dm3 zanurzono blaszk cynkow. Podobnie w zlewce zawierajcej roztwór siarczanu(VI) miedzi(II) o st|eniu 0,1 mol/dm3 zanurzono blaszk miedzian. Tak skonstruowane póBogniwa poBczono kluczem elektrolitycznym i zamknito w obwód elektryczny.  0Zn/Zn2+ = -0,763 V;  0Cu/Cu2+ = 0,521 V. (T = 298 K) a) Zapisz schemat tego ogniwa b) Zapisz reakcje zachodzce w póBogniwach i reakcje sumaryczn c) Oblicz siB elektromotoryczn tego ogniwa. d) Oblicz zmian entalpii swobodnej w tym ogniwie, je|eli przez obwód przepBynBo 0,3 mola elektronów. 2. Oblicz potencjaB elektrody (T = 298 K) a) srebrowej zanurzonej w 0,15 molowym roztworze AgNO3. ( 0Ag/Ag+ = 0,799 V) b) cynkowej zanurzonej w 10-2 molowym roztworze Zn(NO3)2. ( 0Zn/Zn2+ = -0.763 V) c) niklowej zanurzonej w 10-3 molowym roztworze soli niklu(II). ( 0Ni/Ni2+ = -0.250 V) 3. Zbudowano ogniwo zBo|one z elektrody srebrowej ( 0Ag/Ag+ = 0,799 V) i elektrody cynkowej ( 0Zn/Zn2+ = - 0,763 V). Wiedzc, |e st|enie jonów srebra wynosiBo 5·10-6 mol/dm3, a jonów cynku 10-2 mol/dm3 (T = 298 K) : a) Zapisz schemat tego ogniwa b) Zapisz reakcje zachodzce w póBogniwach i reakcje sumaryczn c) Oblicz siB elektromotoryczn tego ogniwa. d) Oblicz zmian entalpii swobodnej w tym ogniwie, je|eli przez obwód przepBynBo 0,1 mola elektronów. 4. Zbudowano ogniwo w ten sposób, |e: w roztworze o st|eniu 0,6 mol/dm3 wzgldem jonów Sn4+ i 0,1 mol/dm3 wzgldem jonów Sn2+ zanurzono elektrod platynow. Podobnie w drugim roztworze o st|eniu 0,4 mol/dm3 wzgldem jonów Fe3+ i 0,04mol/dm3 wzgldem jonów Fe2+ zanurzono elektrod platynow. Roztwory poBczono kluczem elektrolitycznym i zamknito obwód elektryczny.  0Sn4+/Sn2+ = 0,150 V;  0Fe3+/Fe2+ = 0,771V, T = 298 K a) Zapisz schemat tego ogniwa b) Zapisz reakcje zachodzce w póBogniwach i reakcje sumaryczn c) Oblicz siB elektromotoryczn tego ogniwa. d) Oblicz zmian entalpii swobodnej w tym ogniwie, je|eli przez obwód przepBynBo 0,25 mola elektronów. 5. Zbudowano ogniwo w ten sposób, |e: W kwa[nym roztworze manganianu (VII), w którym jony MnO4- s w równowadze z jonami Mn2+ zanurzono elektrod platynow. St|enie jonów MnO4- wynosiBo 0,08 mol/dm3, a jonów Mn2+ 0,04 mol/dm3. Podobnie w drugim póBogniwie w roztworze zawierajcym jony Fe3+ (0,6 mol/dm3) i Fe2+ (0,04 mol/dm3) zanurzono elektrod platynow. Roztwory poBczono kluczem elektrolitycznym i zamknito obwód elektryczny.  0MnO4-/Mn2+ = 1,51 V;  0Fe3+/Fe2+ = 0,771V, T = 298 K a) Zapisz schemat tego ogniwa b) Zapisz reakcje zachodzce w póBogniwach i reakcje sumaryczn c) Oblicz siB elektromotoryczn tego ogniwa. d) Oblicz zmian entalpii swobodnej w tym ogniwie, je|eli przez obwód przepBynBo 0,5 mola elektronów. 6. Czy zajd nastpujce reakcje: a) Co +ZnSO4 ( 0 =-0,277 V 0 =-0,763V ) , Co / Co2+ Zn / Zn2+ b) CoSO4 + Zn ( 0 =-0,277 V , 0 =-0,763 V ) Co / Co2+ Zn / Zn2+ c) Ag + HCl (  0 = 0,799 V , 0 = 0,000 V ) Ag / Ag+ H2 / 2H+ d) Fe + CuSO4 (  0 = -0,440 V , 0 = 0,345 V ) + + Fe / Fe2 Cu / Cu2 Rozwizania Zad. 1.  0Zn/Zn2+ = -0,763 V  0Cu/Cu2+ = 0,345 V CZnSO4 = 0,2 mol/dm3 Ò! [Zn2+] = 0,2 mol/dm3 CCuSO4 = 0,1 mol/dm3 Ò! [Cu2+] = 0,1 mol/dm3 T = 298 K a) Poniewa| potencjaB standardowy elektrody cynkowej ( 0Zn/Zn2+) jest ni|szy ni| potencjaB standardowy elektrody miedziowej ( 0Cu/Cu2+); elektroda cynkowa bdzie anod, a miedziowa katod. Schemat: ZnõøZn2+õøõø Cu2+õøCu b) Na anodzie zachodzi proces utleniania, a na katodzie redukcji A (-) Zn - 2e ’! Zn2+ K (+) Cu2+ + 2e ’! Cu Zn +Cu2+ ’! Zn2+ + Cu c) I sposób obliczania siBy elektromotorycznej -E (SEM): Zale|no[ pomidzy st|eniem jonów w roztworze, a potencjaBem elektrody okre[la równanie Nernsta: RT [ f .zred]  = 0- ln nF [ f .utl] gdzie: R - staBa gazowa = 8,314 J/molÅ"K T  temperatura F  staBa Faradaya = 96 500 C/mol n  liczba wymienianych elektronów [f. zred]  st|enie formy zredukowanej [f. utl]  st|enie formy utlenionej Wiedzc, |e: lnx = 2,303logx Równanie Nernsta przyjmuje posta: 2,303RT [ f .zred]  = 0- log nF [ f .utl] W warunkach standardowych (T = 298 K): 2,303Å"8,314 Å" 298 [ f .zred]   =  0 - log n Å" 96500 [ f .utl] 0,059 [ f .zred]  = 0- log n [ f .utl] Zatem: 0,059 [Zn] (A)  = 0 - log Zn / Zn2+ 2 [Zn2+] 0,059 1  =-0,763- log =-0,784 V 2 0,2 0,059 [Cu] (K)  = 0 - log Cu / Cu2+ 2 [Cu2+] 0,059 1   = 0,345 - log = 0,316 V 2 0,1 SiBa elektromotoryczna E (SEM) - ró|nica potencjaBów w niepracujcym ogniwie. E= K- A E = 0,316  (- 0,784) = 1,1 V II sposób obliczania siBy elektromotorycznej -E (SEM): PotencjaB termodynamiczny wyra|a si wzorem: "G = "G0 + RT ln K W warunkach izotermiczno-izobarycznych entalpia swobodna ("G) jest równa pracy elementarnej, która w przypadku ogniwa jest prac elektryczn (Wel = -nFE) "G=Wel=-nFE gdzie: F  staBa Faradaya = 96 500 C/mol n  liczba wymienianych elektronów E  siBa elektromotoryczna ogniwa "G0 = -nFE0 Po podstawieniu: - nFE = -nFE0 + RT ln K /(-nF) RT E=E0- ln K nF Wiedzc, |e: lnx = 2,303logx Równanie przyjmuje posta: 2,303RT E=E0- log K nF W warunkach standardowych (T = 298 K): 2,303Å"8,314 Å" 298 E = E0 - log K n Å" 96500 0,059 E=E0- log K n gdzie: 0 E0  jest ró|nic potencjaBów standardowych elektrod ( E = 0 - 0 ) K A K- jest staB równowagi dla sumarycznej reakcji zachodzcej w ogniwie W analizowanym ogniwie zachodzi nastpujca reakcja sumaryczna: Zn +Cu2+ ’! Zn2+ + Cu Zatem: [Zn2+][Cu] [Zn2+] K= = [Zn][Cu2+] [Cu2+] 0.059 [Zn2+] E= 0 - 0 - log 2+ 2+ Cu / Cu Zn / Zn 2 [Cu2+] 0.059 0,2 E=0,345-(-0,763)- log =1,1V 2 0,1 d) "G=-nFE "G = -0,3Å"96500Å"1,1 = -31845 J = -31,845 kJ jednostka C C J mol Å" Å"V = mol Å" Å" = J mol mol C Zad. 2. 0,059 [ f .zred]  = 0- log n [ f .utl] 0,059 [Ag] 1 a)   =  0 - log = 0,799 - 0,059log = 0,750 V + Ag / Ag 1 [Ag+] 0,15 0,059 [Zn] 1 b)  = 0 - log =-0,763-0,0295log =-0,822 V 2+ Zn / Zn 2 [Zn2+] 0,01 0,059 [Ni] 1 c)  = 0 - log =-0,250-0,0295log =-0,3385 V 2+ Ni / Ni 2 [Ni2+] 0,001 Zad. 3.  0Zn/Zn2+ = -0,763 V  0Ag/Ag+ = 0,799 V [Zn2+] = 10-2 mol/dm3 [Ag+] = 5Å"10-6 mol/dm3 T = 298 K a) ZnõøZn2+õøõø Ag+õøAg b) A (-) Zn - 2e ’! Zn2+ K (+) 2Ag+ + 2e ’! 2Ag Zn +2Ag+ ’! Zn2+ + 2Ag c) I sposób: 0,059 [Zn] 1 (A)  = 0 - log =-0,763-0,0295log =-0,822 V 2+ Zn / Zn 2 [Zn2+] 0,01 0,059 [Ag]2 1 (K)   =  0 - log = 0,799 - 0,0295log = 0,486 V Ag / Ag+ 2 [Ag+]2 (5Å"10-6 )2 E =  K -  A = 0,486-(-0,822) = 1,308 V II sposób: 0,059 E=E0- log K n 0,059 [Zn2+][Ag]2 0,059 [Zn2+] E= 0 - 0 - log = 0 - 0 - log 2+ Ag / Ag+ Zn / Zn 2 [Zn][Ag+]2 Ag / Ag+ Zn / Zn2+ 2 [Ag+]2 10-2 E = 0,799 - (-0,763) - 0,0295log = 1,308 V (5Å"10-6 )2 d) "G=-nFE "G = -0,1Å"96500Å"1,308 = -12622,2 J = -12,622 kJ Zad. 4. [Sn4+] = 0,6 mol/dm3 [Sn2+] = 0,1 mol/dm3 [Fe3+] = 0,4 mol/dm3 [Fe2+] = 0,04 mol/dm3  0 = 0,150 V Sn4 / Sn2+  0 = 0,771V 3+/ 2+ Fe Fe T=298 K a) PtõøSn2+, Sn4+õøõø Fe3+, Fe2+õøPt b) A(-) Sn2+ - 2e- ”! Sn4+ K(+) 2Fe3+ + 2e- ”! 2Fe2+ Sn2+ + 2Fe3+ ”! Sn4+ + 2Fe2+ c) I sposób: 0,059 [ f .zred]  = 0- log n [ f .utl] 0,059 [Sn2+] 0,1 (A)   =  0 - log = 0,150 - 0,0295log = 0,173V 4+ 2+ Sn / Sn 2 [Sn4+] 0,6 0,059 [Fe2+ ]2 (0,04)2 (K)   =  0 - log = 0,771- 0,0295log = 0,830 V 3+ 2+ Fe / Fe 2 [Fe3+ ]2 (0,4)2 E =  K -  A = 0,830-0,173 = 0,657 V II sposób: 0,059 E=E0- log K n 0,059 [Sn4+][Fe2+]2 E= 0 - 0 - log 3+ 2+ 4+ 2+ Fe / Fe Sn / Sn 2 [Sn2+][Fe3+]2 0,6 Å" (0,04)2 E = 0,771- 0,150 - 0,0295log = 0,657 V 0,1Å" (0,4)2 d) "G=-nFE "G = -0,25Å"96500Å"0,657 = -15850,1 J = -15,850 kJ Zad. 5. - [MnO4 ]= 0,08 mol/dm3 [Mn2+] = 0,04 mol/dm3 [Fe3+] = 0,6 mol/dm3 [Fe2+] = 0,04 mol/dm3  0 = 1,51V 2+ MnO- / Mn 4  0 = 0,771V 3+/ 2+ Fe Fe T=298 K a) PtõøFe2+, Fe3+õøõø MnO4-, Mn2+õøPt b) A(-) 5Fe2+ - 5e- ”! 5Fe3+ K(+) MnO4- + 8H+ +5e- ”! Mn2+ + 4H2O 5Fe2+ + MnO4- + 8H+ ”! 5Fe3+ + Mn2+ + 4H2O c) I sposób: 0,059 [ f .zred]  = 0- log n [ f .utl] 0,059 [Fe2+]5 (0,04)5 (A)   =  0 - log = 0,771- 0,0118log = 0,840 V 3+ 2+ Fe / Fe 5 [Fe3+]5 (0,6)5 0,059 [Mn2+] 0,04 (K)   =  0 - log = 1,51- 0,0118log = 1,514 V 2+ MnO-/ Mn 4 5 [MnO4-] 0,08 E =  K -  A = 1,514-0,840 = 0,674 V II sposób: 0,059 E=E0- log K n 0,059 [Mn2+ ][Fe3+ ]5 E= 0 - 0 - log 3+ 2+ 2+ - Fe / Fe MnO- / Mn 4 5 [MnO4 ][Fe2+ ]5 0,04 Å" (0,6)5 E = 1,51- 0,771- 0,0118log = 0,674 V 0,08Å" (0,04)5 d) "G=-nFE "G = -0,5Å"96500Å"0,674 = -32520,5 J = -32,520 kJ Zad. 6. a) Co +ZnSO4  0 =-0,277 V 0 =-0,763V , Co / Co2+ Zn / Zn2+  0 =-0,277 V> 0 =-0,763V 2+ 2+ Co / Co Zn / Zn redukcja utlenianie Zn -2e ”! Zn2+ Co2+ + 2e ”! Co Zn + Co2+ ”! Zn2+ + Co Czyli reakcja Co +ZnSO4 nie zajdzie b) CoSO4 + Zn ( 0 =-0,277 V , 0 =-0,763V ) - tak 2+ 2+ Co / Co Zn / Zn c) Ag + HCl (  0 = 0,799 V , 0 = 0,000 V )  nie zajdzie Ag / Ag+ H / 2H+ 2 d) Fe + CuSO4 (  0 = -0,440 V , 0 = 0,345 V ) - tak 2+ 2+ Fe / Fe Cu / Cu

Wyszukiwarka

Podobne podstrony:
SKRYPT ELEKTROTECHNIKA ZADANIA PRDZMIENNY3 FAZOWY 14
SKRYPT ELEKTROTECHNIKA ZADANIA PRDZMIENY1 FAZ 14
Elektrostatyka zadania 2
Elektromagnetyzm zadania
Maszyny Elektryczne Zadanie 5 Transformator 1 fazowy
Maszyny Elektryczne Zadanie 6 RozwiÄ…zanie
Energia i praca w polu elektrycznym zadania z odpowiedziami

więcej podobnych podstron