Uczelnia, wydział, kierunek:
Politechnika Wrocławska; Wydział Chemiczny; biotechnologia
Kurs, semestr, prowadzący:
Chemia fizyczna 2 – ćwiczenia; semestr 07z; dr inż. Tomasz Misiaszek
Notatka zawiera:
szkice rozwiązań zadań z ćwiczeń
Listy zadań na stronie:
http://eportal-ch.pwr.wroc.pl/
Uwaga:
Notatkę można używać tylko w celach niekomercyjnych. Notatka może zawierać błędy
lub być niekompletna. Każdy korzysta z niej na własną odpowiedzialność.
Więcej notatek na stronie:
http://www.sny.one.pl/
e-notatka chemia
fizyczna 2.pdf
SNy: Biotechnologia
Studenckie Notatki Cyfrowe
Mateusz Jędrzejewski (sny@sny.one.pl)
e-notatka chemia fizyczna 2.pdf
2008/03/05 18:03
SNy: Biotechnologia
Studenckie Notatki Cyfrowe
www.sny.one.pl
1
Lista 1 – Adsorpcja
Zadanie 1.
…
Zadanie 2.
…
Zadanie 3.
…
Zadanie 4.
…
Zadanie 5.
…
Zadanie 6.
…
e-notatka chemia fizyczna 2.pdf
2008/03/05 18:04
SNy: Biotechnologia
Studenckie Notatki Cyfrowe
www.sny.one.pl
2
Lista 2 – Napięcie powierzchniowe
Zadanie 1.
…
Zadanie 2.
…
Zadanie 3.
…
Zadanie 4.
…
Zadanie 5.
…
e-notatka chemia fizyczna 2.pdf
2008/03/05 18:04
SNy: Biotechnologia
Studenckie Notatki Cyfrowe
www.sny.one.pl
3
Lista 3 – Równowagi kwasowo-zasadowe
Zadanie 1.
…
Zadanie 2.
…
Zadanie 3.
…
Zadanie 4.
…
Zadanie 5.
…
Zadanie 6.
…
e-notatka chemia fizyczna 2.pdf
2008/04/11 18:44
SNy: Biotechnologia
Studenckie Notatki Cyfrowe
www.sny.one.pl
4
Lista 4 – Współczynniki aktywności, iloczyn rozpuszczalności, schematy ogniw
Zadanie 1.
…
Zadanie 2.
…
Zadanie 3.
…
Zadanie 4.
…
Zadanie 5.
…
Zadanie 6.
…
e-notatka chemia fizyczna 2.pdf
2008/04/11 18:45
SNy: Biotechnologia
Studenckie Notatki Cyfrowe
www.sny.one.pl
5
Lista 5 – Ogniwa I
Zadanie 1.
Dane:
Pb, PbSO
| H
SO
0,01 mol/kg | GeO
, Ge
Szukane:
(SEM ogniwa)
Reakcja w lewym półogniwie:
Pb SO
PbSO
2
Reakcja w prawym półogniwie:
GeO
4H
O
!
4 Ge 6H
O
Sumarycznie:
2Pb 2SO
GeO
4H
O
!
2PbSO
Ge 6H
O
a)
SEM jako różnica potencjału półogniw:
Pb, PbSO
#
| H
$
SO
#
| GeO
$
, Ge
%
&
'
H
(
O
)
* GeO
$
, Ge
+
&
SO
#
$,
*PbSO
#
, Pb
+
&
-.
/
ln
1
2
SO#$,
$
·2
H(O)
#
+
-.
/
ln 4
SO
#
$,
· 4
H
(
O
)
Aktywności pozostałych składników są równe jeden.
Standardowe potencjały półogniw zawsze zapisujemy względem lewego standardowego
ogniwa wodorowego. Więc półogniwo prawe pozostaje prawym, natomiast lewe zapisujemy
jak prawe:
Pt, H
6 1 |H
O
!
4 17 SO
*89:;
, 89
b)
SEM jako funkcja średniej aktywność
H
SO
w roztworze:
Wzór ogólny na średni współczynnik aktywności jonów:
<
=
><
!
?
)
· <
?
,
@
A
B))B,
Więc
<
H
(
O
)
· <
SO
#
$,
:
<
=
<
!
· <
1
A
$)A
C <
=
<
!
· <
Siła jonowa roztworu wynosi:
D
1
E F
G
· H
G
1
I
SO
#
$,
· &2
H
(
O
)
· 1
J
1
· 6
SO
#
$,
3 3 · 0,01 0,03
Prawo Debye'a-Hückla:
log <
=
&
0,509 · H
!
· |H
|√D
1 √D
log <
=
&
0,509 · 1 · |&2|√0,03
1 √0,03
&0,15029 C <
=
10
O,1PO Q
0,707
SEM:
+
-.
/
ln 4
SO
#
$,
· 4
H
(
O
)
+
-.
/
ln
S
SO#$,
S
+
· <
SO
#
$,
·
S
H(O)
$
S
+
$
· <
H
(
O
)
+
-.
/
ln
S
SO#$,
S
+
·
S
H(O)
$
S
+
-.
/
ln <
SO
#
$,
· <
H
(
O
)
+
-.
/
ln
S
S
+
·
T
S
S
+
U
$
-.
/
ln <
=
+
-.
/
ln 4 ·
T
S
S
+
U
(
-.
/
ln <
=
&0,1500 & &0,359
V, 1· QV
·QWVP
ln 4 · 0,01
V, 1· QV
QWVP
ln 0,707
0,209
O,OPQ1
log 4 · 10
W
3 ·
O,OPQ1
log 0,707
0,209 & 0,15958 & 0,01335 0,036 V
gdzie
+
to molalność standardowa:
+
1 mol/kg
e-notatka chemia fizyczna 2.pdf
2008/04/11 18:45
SNy: Biotechnologia
Studenckie Notatki Cyfrowe
www.sny.one.pl
6
Uwaga:
Jak uwzględnić efekt wspólnego jonu?
Dany jest roztwór nasycony z osadem
SrF
. Dodano 1 M
NaF. Iloczyn rozpuszczalności:
^ 4
Sr
$)
· 4
F
,
S
Sr$)
S
+
· T
S
F,
S
+
U
<
=
S
SrF$
S
+
· T
S
SrF$
!S
NaF
S
+
U
<
=
S
SrF$
S
+
· T
S
NaF
S
+
U
<
=
Ponieważ
SrF
$
_
NaF
(znaczniej mniejsze).
Zadanie 2.
Dane:
` 298 K, ^
Ag
#
Fe CN
d
1,5 · 10
1
,
Ag | Ag
!
4
1
e Ag
!
4
| Ag
Szukane:
Dla ogniwa stężeniowego (
H 1:
0 &
-.
f/
ln
2
A
2
$
-.
/
ln
2
$
2
A
(2) Dane:
F
AgNO
(
0,01 M
Szukane:
4
1
AgNO
Ag
!
NO
D
1
>F
Ag
)
· 1
F
NO
(
,
· &1
@
1
>F
AgNO
(
F
AgNO
(
@ F
AgNO
(
0,01
log <
Ag
)
&
0,509 · 1 · √D
1 √D
&
0,509 · 1 · √0,01
1 √0,01
&0,04627 C <
Ag
)
10
O,OW h
0,899
4
Ag
)
F
Ag
)
· <
Ag
)
0,01 · 0,899 0,00899 4
1
(1) Dane:
F
1
F
K
#
Fe CN
d
0,025 M, i
1
35 cm
,
F
F
AgNO
(
0,01 M, i
25 cm
Fk
1
l
A
m
A
m
A
!m
$
O,O P· P
P! P
0,0146 M
Fk
l
$
m
$
m
A
!m
$
O,O1· P
P! P
0,0417 M
AgNO
Ag
!
NO
K
Fe CN
W
4K
!
Fe CN
W
4Ag
!
Fe CN
W
K
Fe CN
W
Jest nadmiar żelazo-cyjanianu, niech przereagują wszystkie kationy srebra:
F
Ag
)
końcowe
p 0.
F
Fe CN
d
#,
końcowe
Fk
1
&
1
Fk
0,0146 &
1
· 0,0417 4,175 · 10
M
Aktywności
Ag
!
trzeba liczyć ze stałej równowagi, bo jest znikomo mała:
^
Ag
#
Fe CN
d
4
Ag
)
· 4
Fe CN
d
#,
C 4
Ag
)
r
^
Ag
#
Fe CN
d
4
Fe CN
d
#,
#
4
Siła jonowa:
D
1
I F
st
)
uvńwvxy
· 1
F
NO
(
,
z
· &1
F
K
)
z
· 1
F
Fe CN
d
#,
końcowe
· &4
J
1
0 · 1
0,0417 · &1
4 · 0,0146 · 1
4,175 · 10
· &4
1
0,0417 · &1
4 · 0,0146 · 1
4,175 · 10
· &4
0,08345
e-notatka chemia fizyczna 2.pdf
2008/04/11 18:45
SNy: Biotechnologia
Studenckie Notatki Cyfrowe
www.sny.one.pl
7
log <
Fe CN
d
#,
&
0,509 · &4
· {0,08345
1 {0,08345
&1,825 C <
Ag
)
10
1,V P
0,0150
4
Fe CN
d
#,
F
Fe CN
d
#,
końcowe
· <
Fe CN
d
#,
4,175 · 10
· 0,0150 6,276 · 10
P
4
r
^
Ag
#
Fe CN
d
4
Fe CN
d
#,
#
r
1,5 · 10
1
6,276 · 10
P
#
6,99 · 10
1O
Ostatecznie SEM:
-.
/
ln
2
$
2
A
V, 1· QV
QWVP
ln
W,QQ·1O
,A|
O,OOVQQ
&0,42 V ? ? ?
Zadanie 3.
Dane:
` 50~ 323K,
1,05482 V,
0,46673 V, <
=
0,866, <
=
0,900
Szukane:
(iloczyn jonowy wody)
(I)
Pt, H
O
* 0,01 M KOH
aq
, 0,01 M KCl
aq
* AgCl, Ag
Reakcja w lewym półogniwie:
A
$
H
OH
H
O e
Reakcja w prawym półogniwie:
AgCl Ag Cl
Sumarycznie:
A
$
H
OH
AgCl H
O Ag Cl
Cl
,
| AgCl, Ag
+
&
OH
,
| H
$
, Pt
+
&
-.
/
ln
2
Cl,
2
OH,
OH
,
| H
$
, Pt
+
&0,828 V (z tablic fizykochemicznych)
(II)
Pt, H
O
* 0,01 M HCl
aq
* AgCl, Ag
H
$
1
Reakcja w lewym półogniwie:
A
$
H
H
O H
O
!
e
Reakcja w prawym półogniwie:
AgCl Ag Cl
Sumarycznie:
A
$
H
H
O AgCl H
O
!
Ag Cl
H
(
O
)
* H
$
, Pt
+
0 bo to standardowe ogniwo wodorowe.
Cl
,
| AgCl, Ag
+
&
H
(
O
)
* H
$
, Pt
+
&
-.
/
ln
2
H(O)
·2
Cl,
{
H$
Cl
,
| AgCl, Ag
+
&
-.
/
ln 4
H
(
O
)
· 4
Cl
,
(I) – (II) Po odjęciu reakcji z lewego półogniwa:
A
$
H
OH
H
O
!
H
O
A
$
H
H
O
OH
H
O
!
2H
O
K
1
4
H
(
O
)
· 4
OH
,
1
Zależność siły elektromotorycznej od stałej równowagi:
`
ln
&
Cl
,
| AgCl, Ag
+
&
OH
,
| H
$
, Pt
+
&
-.
/
ln
2
Cl,
2
OH,
&
Cl
,
| AgCl, Ag
+
-.
/
ln 4
H
(
O
)
· 4
Cl
,
&
&
OH
,
| H
$
, Pt
+
-.
/
ln 4
H
(
O
)
· 4
OH
,
·
2
Cl,
2
Cl,
e-notatka chemia fizyczna 2.pdf
2008/04/11 18:45
SNy: Biotechnologia
Studenckie Notatki Cyfrowe
www.sny.one.pl
8
ln
·
2
Cl,
2
Cl,
/
-.
I
&
OH
,
| H
$
, Pt
+
J
QWVP
V, 1·
1,05482 & 0,46673 & 0,828
&8,62 C
2
Cl,
2
Cl,
·
V,hO
O,VWW
O,QOO
·
V,hO
1,60 · 10
? ? ?
Cl
,
| AgCl, Ag
+
&
Cl
,
| AgCl, Ag
+
H
(
O
)
* H
$
, Pt
+
&
OH
,
| H
$
, Pt
+
&
-.
/
ln
2
Cl,
2
H(O)
·2
Cl,
·2
OH,
&
&
OH
,
| H
$
, Pt
+
-.
/
ln
&
-.
/
ln
2
=
2
=
ln
ln
2
=
2
=
/
-.
I
&
OH
,
| H
$
, Pt
+
J
ln
O,VWW
O,QOO
QWVP
V, 1·
0,46673 & 1,05482 & 0,828 &50,917
ln
QWVP
V, 1·
0,46673 & 1,05482 & ln
O,VWW
O,QOO
&21,09
1,OQ
6,92 · 10
1O
Zadanie 4. (treść zadania na liście zawiera liczne błędy)
Dane:
` 25~ 298K,
Pb
$)
* Pb
&126,3 mV,
F
,
| PbF
$
&350,2 mV
Szukane:
^
PbF
$
(iloczyn rozpuszczalności)
Pb | Pb
!
, F
| PbF
, Pb
Reakcja w lewym półogniwie:
Pb Pb
!
2
Reakcja w prawym półogniwie:
PbF
4 Pb 2F
Sumarycznie:
PbF
Pb
!
2F
^
PbF
$
4
Pb
$)
· 4
F
,
F
,
| PbF
$
, Pb
+
&
Pb
$)
* Pb
+
&
-.
/
ln 4
Pb
$)
· 4
F
,
+
&
-.
/
ln ^
Zachodzi wzór:
Gdy w układzie jest stan równowagi to
0 (powinowactwo chemiczne).
0 C 0 C
+
&
-.
/
ln ^ 0 C ln ^
/
-.
+
·QWVP
V, 1· QV
>&350,2 & &126,3@ · 10
&17,44 C ^
1h,
2,67 · 10
V
e-notatka chemia fizyczna 2.pdf
2008/04/11 18:45
SNy: Biotechnologia
Studenckie Notatki Cyfrowe
www.sny.one.pl
9
Zadanie 5.
a), b) Dane:
` 298K,
%
Br
,
| AgBr, Ag
+
0,435 V,
Ag
)
* Ag
+
0,799 V, nasycony r-r AgBr
Szukane:
^
AgBr
,
Br
,
| AgBr, Ag
+
Lewe półogniwo: SOW (standardowe ogniwo wodorowe),
0
%
&
%
& 0
%
Reakcja w prawym półogniwie:
AgBr Ag Br
%
Br
,
| AgBr, Ag
+
&
-.
/
ln 4
Br
,
Zachodzi też reakcja:
Ag
!
Ag
%
Ag
)
* Ag
+
&
-.
/
ln
1
2
Ag)
Ag
)
* Ag
+
-.
/
ln 4
Ag
)
C ln 4
Ag
)
/
-.
I
%
&
Ag
)
* Ag
+
J
ln 4
Ag
)
QWVP
V, 1· QV
0,435 & 0,799 &14,175 C 4
Ag
)
1,1hP
6,98 · 10
h
^
AgBr
4
Ag
)
· 4
Br
,
>4
Ag
)
@
6,98 · 10
h
4,87 · 10
1
Porównując dwa wyrażenia na
%
:
Br
,
| AgBr, Ag
+
&
-.
/
ln 4
Br
,
Ag
)
* Ag
+
-.
/
ln 4
Ag
)
Br
,
| AgBr, Ag
+
Ag
)
* Ag
+
-.
/
ln 4
Ag
)
4
Br
,
Ag
)
* Ag
+
-.
/
ln ^
AgBr
0,435
V, 1· QV
QWVP
ln 4,87 · 10
1
&0,293 V
c)
Dane:
<
=
0,69, 1 M r-r NaBr
Szukane:
k
%
%
Br
,
| AgBr, Ag
+
&
-.
/
ln 4
Br
,
Br
,
| AgBr, Ag
+
&
-.
/
ln
NaBr
<
=
&0,293 &
V, 1· QV
QWVP
ln 1,00 · 0,69 &0,283 V
Kartkówka:
Napisać reakcję przebiegającą w ogniwie o schemacie:
Tl|Tl
SO
|PbSO
, Pb. Przedstawić
wyrażenie Nernsta na siłę elektromotoryczną tego ogniwa jako funkcję średniej aktywności
Tl
SO
w roztworze oraz obliczyć SEM tego ogniwa wiedząc, że potencjały standardowe
półogniw
`
!
|` i SO
*PbSO
, Pb wynoszą odpowiednio &0,338 V i &0,359 V. (uwzględnić
współczynniki aktywności) (5 pkt.)
e-notatka chemia fizyczna 2.pdf
2008/04/15 20:42
SNy: Biotechnologia
Studenckie Notatki Cyfrowe
www.sny.one.pl
10
Lista 6 – Ogniwa II
Zadanie 1.
Dane:
4
Sn
#)
0,020, 4
Sn
$)
0,009, 4
Cu
$)
0,005, 4
Cu
)
0,01,
Cu
$)
, Cu
)
* Pt
+
0,167 V,
Sn
#)
,Sn
$)
* Pt
+
0,150 V, ` 298 K
Szukane:
,
+
Pt | Sn
!
, Sn
!
e Cu
!
, Cu
!
| Pt
Reakcja w lewym półogniwie:
Sn
!
Sn
!
2
Reakcja w prawym półogniwie:
Cu
!
Cu
!
Sumarycznie:
Sn
!
2Cu
!
Sn
!
2Cu
!
Pt | Sn
#)
, Sn
$)
7 Cu
$)
, Cu
)
* Pt
Cu
$)
, Cu
)
* Pt
+
&
Sn
#)
,Sn
$)
* Pt
+
&
-.
/
ln
2
Cu)
$
·2
Sn#)
2
Cu$)
$
·2
Sn$)
+
&
-.
/
ln
O,O1
$
·O,O O
O,OOP
$
·O,OOQ
0,167 & 0,150 & 0,0257 &0,01105 V
2 · 96485 · &0,01105 &2,13 kJ
0, reakcja w ogniwie biegnie w przeciwnym kierunku:
Pt | Cu
!
, Cu
!
e Sn
!
, Sn
!
| Pt
+
+
2 · 96485 · I
Cu
$)
, Cu
)
* Pt
+
&
Sn
#)
,Sn
$)
* Pt
+
J 2 · 96485 · 0,167 & 0,150
3,28 kJ
Aby reakcja zachodził w danym w zadaniu kierunku
Pt | Sn
#)
, Sn
$)
7 Cu
$)
, Cu
)
* Pt
0.
0
Cu
$)
, Cu
)
* Pt
+
&
Sn
#)
,Sn
$)
* Pt
+
&
-.
/
ln
2
Cu)
$
·2
Sn#)
2
Cu$)
$
·2
Sn$)
0 0,167 & 0,150 &
-.
/
ln
2
Cu)
$
·O,O O
2
Cu$)
$
·O,OOQ
ln
2
Cu)
$
·O,O O
2
Cu$)
$
·O,OOQ
/
-.
· 0,017 C ln
2
Cu)
$
·O,O O
2
Cu$)
$
·O,OOQ
1,324 C
2
Cu)
$
·O,O O
2
Cu$)
$
·O,OOQ
1,
2
Cu)
$
2
Cu$)
$
1,69 C 4
Cu
)
1,34
Cu
$)
e-notatka chemia fizyczna 2.pdf
2008/04/15 20:42
SNy: Biotechnologia
Studenckie Notatki Cyfrowe
www.sny.one.pl
11
Zadanie 2.
Dane:
` 298 K,
A
+
0,4902 V,
B
+
0,2111 V,
Szukane:
+
,
∆
+
(a)
Pb,PbCl
* KCl
2
* AgCl
, Ag
Reakcja w lewym półogniwie:
Pb 2Cl
PbCl
2
Reakcja w prawym półogniwie:
AgCl Ag Cl
Sumarycznie:
Pb 2AgCl PbCl
2Ag
(b)
Pb,PbI
* KI
2
* AgI
, Ag
Reakcja w lewym półogniwie:
Pb 2I
PbI
2
Reakcja w prawym półogniwie:
AgI Ag I
Sumarycznie:
Pb 2AgI PbI
2Ag
(a) – (b) reakcja:
PbI
2AgCl
PbCl
2AgI
+
+
2 · 96485 · >
A
+
&
B
+
@ 2 · 96485 · 0,4902 & 0,2111 53,86 kJ
∆
+
` · T
`U
%
&
+
∆
+
∆
¡
+
& ∆
¢
+
£` · &1,86 · 10
&
¡
+
¤ &
£` · &1,27 · 10
&
¢
+
¤
2 · 96485 · £298 · &1,86 · 10
1,27 · 10
&
¡
+
¢
+
¤
2 · 96485 · ¥&0,01758 & 0,4902 0,2111¦ &57,25 kJ
Zadanie 3.
Dane:
` 298 K, 10
P
Pa,
QV K
381,9 mV,
§¨
§.
&0,39 mV
Szukane:
∆
Pt | H
10
P
Pa* rozcieńczony NaOH
2
* Bi
O
, Bi
Reakcja w lewym półogniwie:
A
$
H
OH
H
O
Reakcja w prawym półogniwie:
Bi
O
3H
O 6 2Bi 6OH
1)
3H
Bi
O
3H
O 2Bi
Q1 K
QV K
` T
`U 381,9 291 & 298 · &0,39 384,63 mV
∆
1
¬` T
`U &
Q1 K
6 · 96485 · ¥291 · &0,39 & 384,63 ¦ · 10
&288,4 kJ
2)
H
A
$
O
H
O
∆
&285,5 kJ (wydziela się energia)
3)
2Bi
(
$
O
Bi
O
reakcja
3 ® 2 & 3
∆
3∆
& ∆
1
3 · &285,5 & &288,4 &568,1 kJ
e-notatka chemia fizyczna 2.pdf
2008/04/15 20:42
SNy: Biotechnologia
Studenckie Notatki Cyfrowe
www.sny.one.pl
12
Zadanie 4.
Dane:
Ag * AgBr
l
* Br
¯
, Pt,
C
1
Szukane:
∆:
∆:
T
:
°U
.,%
T
`U
%,±
T
` U
%,±
T
`U
%,±
`∆:
& ∆
&∆²
∆
`∆:
&
T
`U
%,±
` &
` T
`U
%,±
&
T
`U
%,±
· ` &
∆³
´
/?
µ
Z wykresu:
&
∆³
´
/?
µ
0,93097 C ∆
&0,93097 ·
&89,82
kJ
mol
T
`U
%,±
&0,0002894 C ∆:
T
`U
%,±
&0,0002894 ·
&27,92
J
mol·K
` 298 K C ∆²
¯
∆
& `∆:
&89,82 · 10
298 · 27,92 &81,50
kJ
mol
E = -0,0002894t + 0,93097
0,770
0,775
0,780
0,785
0,790
0,795
0,800
0,805
0,810
420
440
460
480
500
520
540
560
E
/V
t/
~
~
~
~
e-notatka chemia fizyczna 2.pdf
2008/04/15 20:42
SNy: Biotechnologia
Studenckie Notatki Cyfrowe
www.sny.one.pl
13
Zadanie 5.
Dane:
Ag , AgCl | NaCl
2
0,1 M ¶ NaCl
2
0,01 M | AgCl, Ag
0,043029 V, ·
Na
)
0,388, <
=,
0,9034, ` 298 K
Szukane:
<
=,1
¶ – oznaczenie błony półprzepuszczalnej (membrany)
¸
!
– oznaczenie ruchliwości kationu
·
Na
)
¹
Na)
¹
Na)
!¹
Cl,
– oznaczenie liczby przenoszenia kationu sodu
wzór Nernsta (odwracalny proces elektrochemiczny)
Nernst
-.
/
ln
2
A
2
$
wzór Hendersona (nieodwracalny proces dyfuzji jonów)
dyf
&
¹
)
¹
,
¹
)
!¹
,
·
-.
/
ln
2
),$
2
),A
Nernst
dyf
-.
/
ln
2
$
2
A
&
¹
)
¹
,
¹
)
!¹
,
·
-.
/
ln
2
$
2
A
&
-.
/
ln
2
A
2
$
I1
¹
)
¹
,
¹
)
!¹
,
J
&
-.
/
ln
2
A
2
$
I
¹
)
!¹
,
!¹
)
¹
,
¹
)
!¹
,
J &
!
¹
)
!¹
,
-.
/
ln
2
A
2
$
&2·
!
-.
/
ln
S
$
½
=,$
S
A
½
=,A
ln
S
$
½
=,$
S
A
½
=,A
&
¨/
)
-.
&
O,O O Q·QWVP
·O, VV·V, 1· QV
&2,159 C
O,O1·O,QO
O,1·½
=,A
,1PQ
C <
=,1
0,783
e-notatka chemia fizyczna 2.pdf
2008/04/16 16:29
SNy: Biotechnologia
Studenckie Notatki Cyfrowe
www.sny.one.pl
14
Kolokwium I
Grupa 4.
Zadanie 1.
Ciało stałe będące w kontakcie z fazą gazową pod ciśnieniem
12 kPa w temperaturze 25~
adsorbuje
2,5 mg azotu, a proces można opisać izotermą Langmuira. Zmiana entalpii, gdy
1 mol zaadsorbowanego gazu ulega desorpcji wynosi 10,2
kJ
mol
. Ile wynosi ciśnienie
równowagowe, gdy w temperaturze
45~ absorpcji ulega 2,5 mg gazu.
Zadanie 2.
Rozpuszczalność jodanu srebra (
AgIO
) w czystej wodzie wynosi
1,1771 · 10
mol
kg
,
zaś w
0,2 M wodnym roztworze azotanu potasu 2,665 · 10
mol
kg
. Obliczyć iloczyn
rozpuszczalności i średni współczynnik aktywności
AgIO
w obu tych roztworach. Jakiej
rozpuszczalności należy się spodziewać w
0,01301 M roztworze KNO
. Założyć, że gęstość
roztworów nie różni się od gęstości czystej wody.
¾
AgIO
(
282,74
g
mol
.
Zadanie 3.
W
298 K siła elektromotoryczna ogniwa:
Pt, H
1 atm. * HCl
2
0,01 mol/kg * AgCl, Ag
wynosi
0,4645 V. Wiedząc, że standardowy potencjał elektrony chlorosrebrowej wynosi
0,2225 V, obliczyć pH roztworu HCl o stężeniu 0,01 mol/kg. Otrzymany wynik porównać
z wartością pH obliczoną za pomocą równania Debye'a-Hückla.
e-notatka chemia fizyczna 2.pdf
2008/05/11 11:03
SNy: Biotechnologia
Studenckie Notatki Cyfrowe
www.sny.one.pl
15
Lista 7 – Przewodnictwo elektrolitów, elektroliza
Λ
Á
c
Zadanie 1.
Dane:
Á
CaF
$
38,6 · 10
S
m
,
Á
H
$
O
1,5 · 10
S
m
,
Λ
O, CaCl
$
233,4 · 10
S·m$
mol
,
Λ
O, NaCl
108,9 · 10
S·m$
mol
,
Λ
O, NaF
90,2 · 10
S·m$
mol
Szukane:
^
CaF
$
(iloczyn rozpuszczalności)
Założenie:
F Â 0 (prawie zero, gdzie F F
Ca
$)
A
$
F
F
,
), ponieważ sól jest trudno rozpuszczalna.
CaF
Ca
!
2F
Założenie:
< 1 C 4 F
^
CaF
$
F · 2F
4F
Dla molowych granicznych przewodności zachodzi addytywność wielkości:
Ã
Λ
O, CaCl
$
λ
O, Ca
$)
2λ
O, Cl
,
Λ
O, NaCl
λ
O, Na
)
λ
O, Cl
,
· &2
⁄
Λ
O, NaF
λ
O, Na
)
λ
O, F
,
· 2
⁄
Λ
O, CaCl
$
& 2Λ
O, NaCl
2Λ
O, NaF
λ
O, Ca
$)
2λ
O, Cl
,
& 2λ
O, Na
)
& 2λ
O, Cl
,
2λ
O, Na
)
2λ
O, F
,
Λ
O, CaCl
$
& 2Λ
O, NaCl
2Λ
O, NaF
λ
O, Ca
$)
2λ
O, F
,
Λ
O, CaF
$
Λ
O, CaF
$
233,4 · 10
S·m
$
mol
& 2 · 108,9 · 10
S·m
$
mol
2 · 90,2 · 10
S·m
$
mol
196 · 10
S·m
$
mol
Λ
O, CaF
$
Á
CaF
$
& Á
H
$
O
F
C F
Á
CaF
$
& Á
H
$
O
Λ
O, CaF
$
38,6 · 10
& 1,5 · 10
196 · 10
0,188
mol
m
(
Założenie:
F Â 0 jest spełnione, ponieważ F 0,188 · 10
mol
dm(
^
CaF
$
4 I
l
l
|
J
4 0,188 · 10
2,66 · 10
11
e-notatka chemia fizyczna 2.pdf
2008/05/11 11:03
SNy: Biotechnologia
Studenckie Notatki Cyfrowe
www.sny.one.pl
16
Zadanie 2.
Dane:
: 11,42 mm
, …
Szukane:
·
K
)
.
Zadanie 3.
…
Zadanie 4.
…
Zadanie 5.
…
Zadanie 6.
…
Kartkówka:
Przewodność elektrolityczna nasyconego wodnego roztworu
Ag
Cs w temperaturze 298 K
wynosiła
3,30 · 10
S
m
, jego graniczna przewodność molowa
0,028754
S·m$
mol
, a przewodność
wody destylowanej użytej do sporządzenia roztworu wynosiła w tej tempa turze
0,086 ·
10
S
m
. Oblicz iloczyn rozpuszczalności
Ag
Cs.
e-notatka chemia fizyczna 2.pdf
2008/05/14 19:34
SNy: Biotechnologia
Studenckie Notatki Cyfrowe
www.sny.one.pl
17
Lista 8 – Kinetyka reakcji chemicznych – podstawy, reakcje proste
Zadanie 1.
…
Zadanie 2.
…
Zadanie 3.
…
e-notatka chemia fizyczna 2.pdf
2008/05/14 19:34
SNy: Biotechnologia
Studenckie Notatki Cyfrowe
www.sny.one.pl
18
Zadanie 4.
Dane:
Æ
1
0,006
A
min
,
Æ
0,002
A
min
,
F
¡
F
¢
,
Szukane:
·
Ç
.
È É
Reakcja pierwszego rzędu, więc szybkość reakcji:
Ê &
Ël
Ë
Æ
1
F
¡
& Æ
F
¢
Gdzie:
F
¡
4 & Ì oraz F
¢
Ì
oraz
4 to stężenie początkowe
&
ÍF
Í· &
Í 4 & Ì
Í·
&
Í4
Í·
ÍÌ
Í·
ÍÌ
Í· Æ
1
4 & Ì & Æ
Ì Æ
1
4 & Æ
1
Ì & Æ
Ì
Uwaga:
&
Ë2
Ë
0 bo stężenie początkowe nie zmienia się w czasie.
ÍÌ
Í· Æ
1
4 & Ì Æ
1
Æ
Æ
1
Æ
I
Ç
A
Ç
A
!Ç
$
4 & ÌJ C
ÍÌ
Ç
A
Ç
A
!Ç
$
4 & Ì
Æ
1
Æ
Í·
Z warunku
F
¡
F
¢
wynika, że przereagowała połowa substratu, czyli
A
$
4.
Î
ÍÌ
Ç
A
Ç
A
!Ç
$
4 & Ì
A
$
2
O
Î Æ
1
Æ
Í·
Ï
O
& ln I
Ç
A
Ç
A
!Ç
$
· 4 &
1
4J ln I
Ç
A
Ç
A
!Ç
$
· 4 & 0J Æ
1
Æ
· ·
Ç
& Æ
1
Æ
· 0
& ln Ð
ÏA
ÏA)Ï$
·2
A
$
2·
ÏA)Ï$
ÏA)Ï$
ÏA
ÏA)Ï$
·2
Ñ Æ
1
Æ
· ·
Ç
C & ln Ð
$ÏA,ÏA,Ï$
$ ÏA)Ï$
ÏA
ÏA)Ï$
Ñ Æ
1
Æ
· ·
Ç
·
Ç
& ln I
Ç
A
Ç
$
Ç
A
J
Æ
1
Æ
& ln I
O,OOW O,OO
·O,OOW
J
0,006 0,002 137,3 min
e-notatka chemia fizyczna 2.pdf
2008/05/14 19:34
SNy: Biotechnologia
Studenckie Notatki Cyfrowe
www.sny.one.pl
19
Zadanie 5.
Dane:
4 0,075 M,
9 0,080 M,
· 3600 s C F
¡
0,02 M,
Szukane:
Æ, Ò
A
$
2
,
Ò
A
$
Ó
.
É Ô Õ
Reakcja drugiego rzędu, więc szybkość reakcji:
Ê &
Ël
Ë
ÆF
¡
F
¢
Gdzie:
F
¡
4 & Ì oraz F
¢
9 & Ì
ÍÌ
Í· Æ 4 & Ì 9 & Ì C
ÍÌ
4 & Ì 9 & Ì ÆÍ· C Î
ÍÌ
4 & Ì 9 & Ì Î ÆÍ·
Rozłożyć na ułamki proste i scałkować w granicach
0 Ö Ì oraz 0 Ö · 3600:
1
4 & Ì 9 & Ì
4 & Ì
É
9 & Ì C 1 9 & Ì É 4 & Ì
×1 9 & 9 É 4 & 9
1 9 & 4 É 4 & 4
C ×1 É 4 & 9
1 9 & 4
C Ø
É
1
2 Ó
1
Ó 2
Î
ÍÌ
4 & Ì 9 & Ì
1
Ó 2
Î
ÍÌ
4 & Ì
1
2 Ó
Î
ÍÌ
9 & Ì
1
Ó 2
Î
ÍÌ
4 & Ì
Ù
O
&
1
Ó 2
Î
ÍÌ
9 & Ì
Ù
O
Æ Î Í·
O
& ln 4 & Ì ln 4 ln 9 & Ì & ln 9 9 & 4Æ · & 0
Æ
1
Ó 2
· ln
4 9 & Ì
9 4 & Ì
Po czasie
· 3600 s:
4 & Ì 0,02 M C Ì 4 & 0,02 M 0,075 M & 0,02 M 0,055 M
Æ
1
O,OV O,OhP· WOO
· ln
0,075 · 0,08 & 0,055
0,08 · 0,075 & 0,055 8,81 · 10
dm
(
mol·s
Ò
A
$
2
:
4 & Ì
O,OhP
0,0375 C 9 & Ì 0,08 & 0,0375 0,0425
Ò
A
$
2
·
1
Ó 2Ç
· ln
4 9 & Ì
9 4 & Ì
1
O,OV O,OhP·V,V1·1O
,(
· ln
0,075 · 0,0425
0,08 · 0,0375 1376 s
Ò
A
$
Ó
:
9 & Ì
O,OV
0,04 C 4 & Ì 0,075 & 0,04 0,035
Ò
A
$
2
·
1
Ó 2Ç
· ln
4 9 & Ì
9 4 & Ì
1
O,OV O,OhP·V,V1·1O
,(
· ln
0,075 · 0,04
0,08 · 0,035 1566 s
Zadanie 6.
…
Zadanie 7.
…
e-notatka chemia fizyczna 2.pdf
2008/05/14 19:34
SNy: Biotechnologia
Studenckie Notatki Cyfrowe
www.sny.one.pl
20
Kartkówka:
Czas połowicznego przereagowania w pewnej reakcji wynosi 25 minut i nie zależy od stężenia
początkowego substratu. Obliczyć stałą szybkości reakcji i czas, po którym przereaguje 80%
substratu. Którego rzędu jest ta reakcja?
Kartkówka:
Reakcja jest rzędu ½ ze względu na substrat. Obliczyć jaki ułamek substratu pozostanie po
czasie dwa razy dłuższym niż czas połowicznej przemiany.
Kartkówka:
W pewnej reakcji drugiego rzędu zachodzącej między dwoma substratami o jednakowych
stężeniach początkowych przereagowało 20% substratów w ciągu 500 sekund. Ile czasu
potrzeba aby przereagowało 50% substratów?
Odp. 2000 sek.
Kartkówka:
Pewna reakcja pierwszego rzędu przebiega w 20% w czasie 15 minut, w temperaturze 40°C,
natomiast w 60°C w czasie 3 minut przereaguje 25% substratów. Obliczyć energię aktywacji.
Kartkówka:
Związek A ulega rozkładowi termicznemu w dwu równoległych reakcjach pierwszego rzędu o
stałych szybkości wynoszących w temperaturze
500 K: Æ
1
2 · 10
A
s
,
Æ
3 · 10
1
A
s
.
Wartości energii aktywacji tych reakcji wynoszą:
1
105
kJ
mol
,
146
kJ
mol
. Jaka jest wartość
energii aktywacji sumarycznej reakcji rozkładu A w
500 K?
e-notatka chemia fizyczna 2.pdf
2008/05/11 11:07
SNy: Biotechnologia
Studenckie Notatki Cyfrowe
www.sny.one.pl
21
Lista 9 – Kinetyka – reakcje złożone
Zadanie 1.
…
Zadanie 2.
…
Zadanie 3.
…
Zadanie 4.
…
Zadanie 5.
…
e-notatka chemia fizyczna 2.pdf
2008/06/02 17:35
SNy: Biotechnologia
Studenckie Notatki Cyfrowe
www.sny.one.pl
22
Lista 10 – Kinetyka reakcji chemicznych – energia aktywacji
Zadanie 1.
…
Zadanie 2.
…
Zadanie 3.
…
Zadanie 4.
…
Zadanie 5.
…
e-notatka chemia fizyczna 2.pdf
2008/06/02 17:36
SNy: Biotechnologia
Studenckie Notatki Cyfrowe
www.sny.one.pl
23
Lista 11 – Kinetyka reakcji chemicznych – mechanizmy reakcji
Zadanie 1.
…
Zadanie 2.
…
Zadanie 3.
…
Zadanie 4.
…
Zadanie 5.
…
e-notatka chemia fizyczna 2.pdf
2008/06/04 20:13
SNy: Biotechnologia
Studenckie Notatki Cyfrowe
www.sny.one.pl
24
Kolokwium II
Grupa 1.
Zadanie 1.
W
25~ przewodność molowa roztworów propionianu sodowego w wodzie wynosi
c/mol·dm
2,1779
4,1805
7,8705
14,272
25,973
Λ · 10
/
m
$
Ω·mol
82,53
81,27
79,72
77,88
75,64
Znaleźć graniczną przewodność molową:
a) priopionianu sodowego i b) kwasu propionowego jeżeli w
25~ graniczne przewodności
molowe
HCl i NaCl wynoszą odpowiednio 4,2616 · 10
i
1,2645 · 10
m$
Ω·mol
.
Zadanie 2.
Roztwór estru etylowego o stężeniu początkowym
0,01 M ulega zmydlaniu w 15% w ciągu
32 min. pod wpływem KOH o stężeniu początkowym 0,002 M. Ile czasu potrzeba na
zmydlanie estru w tym samym stopniu, lecz używając
KOH o stężeniu 0,01 M?
Zadanie 3.
Przemiana rodanku amonu w tiomocznik jest reakcja przeciwbieżną pierwszego rodzaju.
W temperaturze
100~ przereagowało po 20 min. 6,9% rodanku, natomiast w 150~
przereagowało 11,3%. Równowaga ustaliła się, gdy przereagowało 21,2% i 11,9% rodanku
odpowiednio w temperaturach
100~ i 150~. Obliczyć energię aktywacji dla reakcji
przebiegających w obie strony.
Grupa 3.
Zadanie 1.
Chlor rozpuszczony w wodzie hydrolizuje w pewnym stopniu zgodnie z reakcją:
Cl
2H
O H
O
!
Cl
HOCl
Przy czym
HOCl nie jest praktycznie zdysocjowany. Przewodność elektrolityczna 0,0246
molowego roztworu
Cl
wynosi w
25~ 0,68
A
Ω·m
. Jaka część
Cl
została zhydrolizowana, jeżeli
graniczne przewodności molowe jonów wynoszą odpowiednio:
Û
O,H
(
O
)
349,82
m$
Ω·mol
i
Û
O,Cl
,
75,23
m$
Ω·mol
?
Zadanie 2.
Przygotowano roztwór, który w chwili
· 0 w litrze roztworu zawierał 20 milimoli octanu
etylu oraz 20 milimoli NaOH. Po 25 min. W
294 K na 100 cm
pobranej próbki zużyto
4,23 cm
i 123 milimolowego roztworu
HCl. Obliczyć stałą szybkości reakcji zmydlania octanu
etylu zasadą w
294 K oraz zużycie kwasu na 100 cm
próbki po 45 min.
e-notatka chemia fizyczna 2.pdf
2008/06/04 20:13
SNy: Biotechnologia
Studenckie Notatki Cyfrowe
www.sny.one.pl
25
Zadanie 3.
Stwierdzono, że czas po którym
50% podtlenku azotu ulega w stałej temperaturze
rozkładowi zgodnie z równaniem:
N
O N
A
$
O
Jest odwrotnie proporcjonalny do ciśnienia początkowego. Zmieniając temperaturę
otrzymano następujące dane doświadczalne:
·/~
694
757
O
/Pa
0,392 · 10
P
0,480 · 10
P
Ò/s
1520
212
Obliczyć energię aktywacji, stałą szybkości tej reakcji w
1000~ oraz czas połowicznego
przereagowania, gdy początkowe ciśnienie wynosi
45 kPa.
Grupa 4.
Zadanie 1.
Zmierzono w
25~ przewodnictwo elektrolityczne wodnych roztworów KBr o różnych
stężeniach i otrzymano następujące wyniki:
F/mol · dm
0,25
0,36
0,50
0,75
1,00
1,60
2,00
5,00
Á/Ω
1
· m
1
0,3754
4,95
7,477
11,184
14,878
23,683
29,528
72,715
a)
Obliczyć graniczną przewodność molową
KBr w 25~.
b)
Obliczyć graniczne przewodności molowe
CaBr
i
AlBr
, jeśli graniczna liczba
przenoszenia jonów
K
!
w roztworze
KBr wynosi 0,4837, a graniczne przewodności
molowe jonów
Ca
!
i
Al
!
odpowiednio:
0,0119 Ω
1
m
mol
1
i
0,0189 Ω
1
m
mol
1
.
Zadanie 2.
Gdy zmieszano równe objętości
0,02 M roztworu octanu etylu i NaOH, 10% estru uległo
przereagowaniu po 3 min i 29 sekundach. Po jakim czasie osiągnie się ten sam stopień
przereagowania, jeśli roztwór
NaOH użyty w tej samej ilości będzie miał stężenie 0,004 M.
Zadanie 3.
Reakcja przebiegająca w fazie gazowej zgodnie z równaniem:
NO
Cl NO
1
Cl
przebiega wg następującego mechanizmu:
(1)
NO
Cl
Ç
A
 NO
Cl
·
(2)
NO
Cl Cl
· Ç
A
 NO
Cl
Wykazać, stosując przybliżenie stanu stacjonarnego, że jest to formalnie reakcja rzędu
pierwszego, a doświadczalnie znaleziona stała szybkości jest równa
2Æ
1
.
Wyszukiwarka
Podobne podstrony:
więcej podobnych podstron