Chemia Fizyczna, ćwiczenia rachunkowe
Chemia, semestr IV
Kolokwium przykładowe z działu „Elektrochemia” – rozwiązania
1.
Przewodnictwo właściwe wodnego roztworu chloru zmierzone w temperaturze 0
o
C wynosi
4,635
.
10
-3
S
.
cm
-1
. Znaleźć dla tej temperatury stałą równowagi reakcji:
H
2
O + Cl
2
= H
+
+ Cl
-
+ HOCl
przyjmując, że przewodnictwo graniczne kwasu solnego wynosi w temp. 0
o
C 250 S
.
cm
2.
mol
-1
.
Sumaryczne stężenie chloru w badanym roztworze wynosi 5,822
.
10
-2
mol
.
dm
-3
.
Jak widać z zapisu reakcji, jedynym reagentem jonowym jest HCl i, pomijając dysocjację wody i HOCl, tylko on
może być odpowiedzialny za przenoszenie prądu przez roztwór. Znając wartości przewodnictwa granicznego
i właściwego możemy znaleźć stężenie elektrolitu:
Λ
κ
1000
c
c
κ
1000
Λ
=
⇒
=
Stąd [HCl] = (1000·4,635·10
-3
)/250 = 1,854·10
-2
mol
.
dm
-3
.
Stężenie powstającego HOCl musi być równe stężeniu HCl (ze stechiometrii), zaś stężenie niezdysocjowanego
chloru otrzymamy odejmując połowę stężenia HCl i HOCl od sumarycznego stężenia chloru:
c
Cl2
= [Cl
2
] + ½[HCl] + ½[HOCl]
Stąd [Cl
2
]
= 3,968·10
-2
mol
.
dm
-3
.
Napiszmy teraz stężeniową stałą równowagi tej reakcji:
[
]
[ ] [
]
O
2
2
H
Cl
HOCl
-
Cl
H
K
⋅
⋅
⋅
+
=
Podstawiając wszystkie stężenia (w tym wody) otrzymamy K = (1,854·10
-2
)
3
/(3,968·10
-2
·55,55) = 2,891·10
-6
.
2.
Wyznacz aktywność kadmu w amalgamacie, stanowiącym prawe półogniwo ogniwa:
Cd|CdSO
4
(0,1 m)|Cd(w Hg)
Siła elektromotoryczna tego ogniwa w temperaturze 25
o
C wynosi 0,05051 V.
Zapiszmy najpierw reakcje elektrodowe zachodzące na obu elektrodach:
L: Cd = Cd
2+
+ 2e
P: Cd
2+
+ 2e = Cd(Hg)
Σ: Cd = Cd(Hg)
Równanie Nernsta dla tego ogniwa ma więc postać:
a(Cd)
Hg))
a(Cd(w
ln
2F
RT
E
E
⋅
−
= o
