Zadanie 1. Synteza jodowodoru w fazie gazowej jest reakcją rzędu drugiego (pierwszego rzędu w stosunku do każdego z substratów). Ile razy zmieni się szybkość reakcji (v) w stosunku do jej szybkości początkowej (v0) po przereagowaniu połowy jodu, jeżeli wyjściowa mieszanina zawierała jod oraz wodór w proporcji m:n? Wynik podać z dokładnością do czterech cyfr dziesiętnych.

$$v = \frac{\text{dx}}{\text{dt}} = kc_{I_{2}}c_{H_{2}} = k(c_{0,I_{2}}{- x)(c}_{{0,H}_{2}} - x)$$

v₀ ≈ kc_0, I2c_0, H2, bo x ≈ 0

v_x =  k(c_0, I2−x)(c_0, H2 − x), przy czym (c_0, I2−x) = 0, 5c_0, I2 x = 0, 5c_0, I2

v_x =  k(0, 5c_0, I2)(c_0, H2 − 0, 5c_0, I2)

$$\frac{v_{x}}{v_{0}} = \frac{kc_{{0,I}_{2}}c_{{0,H}_{2}}}{k({0,5c}_{0,I_{2}}{)(c}_{{0,H}_{2}} - {0,5c}_{0,I_{2}})} = \frac{c_{{0,H}_{2}}}{0,5{(c}_{{0,H}_{2}} - {0,5c}_{0,I_{2}})}$$

Zadanie 2. Oblicz graniczną przewodność molową kwasu octowego (w S·m2·mol-1), jeśli graniczne przewodności molowe CH3COONa, NaCl i HCl wynoszą odpowiednio 0.012, 0.0128, 0.0514 S·m2·mol-1.

CH₃COOH + NaCl = CH₃COONa + HCl

λ_CH3COOH + λ_NaCl = λ_CH3COONa + λ_HCl

Dla roztworu rozcieńczonego:

λ_0, CH3COOH + λ_0, NaCl = λ_{0, CH3COONa} + λ_0, HCl

λ_CH3COOH = λ_CH3COONa + λ_HCl − λ_NaCl = 0.0506

$$\tau = \frac{\ln 2}{k},\ \ \ k = \frac{\ln 2}{\tau}$$

$$\ln\frac{a}{c_{A}} = \ln\frac{a}{a - x} = - \text{kt},\ \ \ \ \ a = \frac{x}{{1 - e}^{- \text{kt}}} = \frac{x}{{1 - e}^{- \frac{\ln 2}{\tau}t}} = 4267.9$$

Zadanie 4. Dane są standardowe potencjały półogniw E_Ag⁺|Ag^⊕ = 0, 799V i E_{Ag⁻|AgI, Ag}^⊕ = −0, 136V. Oblicz iloczyn rozpuszczalności AgI w warunkach standardowych.

$0 = E = E_{\text{Ag}^{-}|\text{AgI},\text{Ag}}^{\oplus} - E_{\text{Ag}^{+}|\text{Ag}}^{\oplus} - \frac{\text{RT}}{F}\text{lnL}$, $L = e^{\frac{F\left( E_{\text{Ag}^{-}|\text{AgI},\text{Ag}}^{\oplus} - E_{\text{Ag}^{+}|\text{Ag}}^{\oplus} \right)}{\text{RT}}} = 1.5392x10^{- 16}$

Zadanie 5. W reakcji równoległej A rozpada sie na 3B (stała szybkości k1 = 0.0383 s-1) i 4C (stała szybkości k2 = 0.046 s-1) w reakcjach pierwszego rzędu. W reaktorze umieszczono czysty substrat A. Po 1462 sekundach stężenie produktu B było równe 0.82 mol•dm-3. Oblicz stężenie produktu C po tym samym czasie. Wynik podaj w mol•dm-3.

$${c_{B} = \frac{3k_{1}}{k_{1} + k_{2}}\left( 1 - e^{- \left( k_{1} + k_{2} \right)t} \right)}{c_{C} = \frac{4k_{2}}{k_{1} + k_{2}}\left( 1 - e^{- \left( k_{1} + k_{2} \right)t} \right) = c_{B}\frac{4k_{2}}{3k_{1}} = 1,3131}$$

Zadanie 7. Dane jest ogniwo: Cu|CuCl2|AgCl, Ag, którego standardowa siła elektromotoryczna jest równa -0.1146V. Oblicz wartość SEM tego ogniwa w temperaturze 298K i dla elektrolitu o molalności 0.6, uwzględniając współczynniki aktywności wyliczone ze wzoru Debye'a-Hückla.

P : 2AgCl + 2e⁻ = 2Ag +  2Cl⁻

L : Cu =  Cu²⁺ + 2e⁻

$$E = E^{\oplus} - \frac{\text{RT}}{2F}\ln\frac{{a_{\text{Cl}^{-}}}^{2}}{a_{\text{Cu}^{+}}}$$

$$I = \frac{1}{2}\left( c_{\text{Cu}^{2 +}} \bullet 2^{2} + c_{\text{Cl}^{-}} \bullet 1^{2} \right) = \frac{1}{2}\left( 4m + 2m \right) = 3m = 1.8$$

$\log\gamma_{\text{Cu}^{2 +}} = - \frac{0,509 \bullet 2 \bullet \sqrt{3m}}{1 + \sqrt{3m}}$, $\gamma_{\text{Cu}^{2 +}} = 10^{- - \frac{0,509 \bullet 2 \bullet \sqrt{3m}}{1 + \sqrt{3m}}} = 0.2611$

$\log\gamma_{\text{Cl}^{-}} = - \frac{0,509 \bullet 1 \bullet \sqrt{3m}}{1 + \sqrt{3m}}$, $\gamma_{\text{Cl}^{-}} = 10^{- - \frac{0,509 \bullet 1 \bullet \sqrt{3m}}{1 + \sqrt{3m}}} = 0.5109$

$E = E^{\oplus} - \frac{\text{RT}}{2F}\ln\frac{{a_{\text{Cl}^{-}}}^{2}}{a_{\text{Cu}^{+}}} = E^{\oplus} - \frac{\text{RT}}{2F}\ln\frac{\left( {2\text{mγ}}_{\text{Cl}^{-}} \right)^{2}}{m\gamma_{\text{Cu}^{+}}} = E^{\oplus} - \frac{\text{RT}}{2F}\ln\frac{{m\left( {2\gamma}_{\text{Cl}^{-}} \right)}^{2}}{\gamma_{\text{Cu}^{+}}}$=-0.1146

Zadanie 6. Oporność elektrolityczna nasyconego roztworu soli trudno rozpuszczalnej CaC₂O₄ w temperaturze 291 K jest równa 0,104·104 Ω·m, zaś przewodność elektrolityczna wody w tej temperaturze wynosi 8,26·10-5 S/m. Obliczyć iloczyn rozpuszczalności uwzględniając współczynniki aktywności. Molowa graniczna przewodność elektrolityczna tej soli wynosi 2,673·10-2 S·m2·mol-1.

$$R = \frac{\text{ρl}}{S} = \frac{l}{\text{σS}},\ = > \ \ \ \sigma = \frac{1}{\rho}$$

$$\Lambda_{0} = \frac{\sigma}{c},\ \ = > \ \ \ c = \frac{\sigma_{\text{soli}}}{\Lambda_{0,\ soli}} = 0.03597$$

L = aCa2+2aC2O42−2 = cCa2+2cC2O42−2γCa2+2γC2O42−2 = cCa2+2cC2O42−2γ±4 = (cγ±)4

$$I = \frac{1}{2}\left( {c_{\text{Ca}^{2 +}} \bullet 2}^{2}{c_{{C_{2}O_{4}}^{2 -}} \bullet 2}^{2} \right) = \frac{1}{2}\left( 8c \right) = 4c = 0.1439$$

$$\log\gamma_{\pm} = - \frac{0,508 \bullet 2 \bullet 2 \bullet \sqrt{4c}}{1 + \sqrt{4c}} = - 0.5599,\ \ = > \ \gamma_{\pm} = 0,2755$$

L = (cγ_±)⁴ = 9.64  • 10⁻⁹

Rozpoczęto:	sobota, 24 styczeń 2009, 21:23
Skończono:	sobota, 24 styczeń 2009, 21:58
Wykorzystany czas:	35 min. 2 sek.
Wynik:	5.5/6 (92%)
Ocena:	5.5 z możliwych do uzyskania 6

Zadanie 7. SEM ogniwa: Cd | CdCl₂ | AgCl, Ag wynosi w temperaturze 298K 0.7714V. Potencjały standardowe półogniw są równe: -0,403V, 0,222V.Jaka jest aktywność elektrolitu w tym ogniwie?

L = cCd2+cCl−2γ∓3 = R(2R)2γ∓3 = 4R3γ∓3 = 4aelektrolitu3

$$E = E^{\oplus} - \frac{\text{RT}}{2F}\text{lnL} = E^{\oplus} - \frac{\text{RT}}{2F}\ln(4{a_{\text{elektrolitu}}}^{3})$$

$$a_{\text{elektrolitu}} = \sqrt[3]{\frac{e^{- \frac{\left( E - E^{\oplus} \right)2F}{\text{RT}}}}{4}} = 0.014$$

Zadanie 8. Przewodność elektrolityczna chlorku baru o stężeniu c = 0.011 mol·dm-3 wynosi σ=0.2025 Ω-1·m-1 w temperaturze 298 K. Liczba przenoszenia jonów baru jest równa t+=0.4833. Obliczyć ruchliwość jonów baru (w m2·V-1·s-1).

$$t_{+} = \frac{{n_{+}\lambda}_{\text{Ba}^{2 +}}}{\Lambda_{\text{BaCl}_{2}}} = \frac{n_{+}z_{\text{Ba}^{2 +}}Fu_{\text{Ba}^{2 +}}}{\frac{\sigma_{\text{BaCl}_{2}}}{c_{\text{BaCl}_{2}}}} = \frac{n_{+}z_{\text{Ba}^{2 +}}Fu_{\text{Ba}^{2 +}}c_{\text{BaCl}_{2}}}{\sigma_{\text{BaCl}_{2}}}$$

$$u_{\text{Ba}^{2 +}} = \frac{t_{+}\sigma_{\text{BaCl}_{2}}}{n_{+}z_{\text{Ba}^{2 +}}Fc_{\text{BaCl}_{2}}} = 4.6106 \bullet 10^{- 8}$$

Zadanie 9. Dane jest ogniwo: Ag|AgNO3, KNO3||KNO3, KCl|AgCl, Ag w którym stężenia elektrolitów wynoszą:

m_L,AgNO3 = m_P,KCl = 0.0007 mol/kg;

m_L,KNO3 = m_P,KNO3 = 0.03 mol/kg.

Wiedząc, że iloczyn rozpuszczalności AgCl jest równy 1,56·10-10, oblicz SEM tego ogniwa w temp. 298K, uwzględniając współczynniki aktywności jonów z równania Debye'a-Hückla. Wynik podaj w woltach z dokładnością do mV.

P : AgCl + e⁻ = Ag + Cl⁻

L : Ag =  Ag⁺ + e⁻

L = a_Ag⁺a_Cl⁻ = (Rγ_±)² = a²

$$I = \frac{1}{2}\left( c_{\text{Ag}^{+}} \bullet 1^{2} + c_{{\text{NO}_{3}}^{-}} \bullet 1^{2}c_{K^{+}} \bullet 1^{2}c_{\text{Cl}^{-}} \bullet 1^{2} \right) = \frac{1}{2}\left( 0.0007 + 2\left( 0.0007 + 2 \bullet 0.03 \right) + 0.0007 \right) = 0.0614$$

$$\log\gamma_{\mp} = - \frac{0.509\sqrt{I}}{1 + \sqrt{I}} = 0.1011,\ \ \ \ \gamma_{\mp} = 0.7924$$

a_w roztworze − a_w osadzie = a_elektrolitu

$${a_{\text{elektrolitu}} = \gamma}_{\mp} \bullet c_{\text{AgCl}} - R\gamma_{\pm} = \gamma_{\mp} \bullet c_{\text{agCl}} - \sqrt{L} = 5.4216 \bullet 10^{- 4}$$

$$E = \frac{\text{RT}}{F}\ln a_{\text{elektrolitu}} = - 0.193$$

$$R = \frac{\text{ρl}}{S} = \frac{l}{\text{σS}},\ \ \ \ \ \ \sigma = \frac{l}{\text{RS}} = 2.5037 \bullet 10^{- 7}$$