z1. Ile gramów Ca3(PO4)2 rozpuści się w 100g wody?. KSO Ca3(PO4)2 = 10-26
W takim zadaniu należy rozpisać dysocjację trudno rozpuszczalnej soli, napisać wyrażenie na iloczyn a następnie zastanowić się, jakiego typu jest to iloczyn:
Ca3(PO4)2 ↔ 3Ca2+ + 2PO43-
x 3x 2x
KSO = [Ca2+]3[PO43-]2 = (3x)3*(2x)2 = 108x5
O co chodzi z tym x:
Zakładamy, że dysocjuje x moli tej soli. Na skutek dysocjacji dostajemy 3x moli jonów Ca2+ i 2x moli jonów PO43-. Jeżeli te x wstawimy do odpowiednich nawiasów kwadratowych, to ostatecznie otrzymamy wyrażenie 108x5.
x =
=
= 2,47*10-6 mola
Czyli w 1000 cm3 wody może się rozpuścić 2,47*10-6 mola Ca3(PO4)2, a więc w 100 cm3 (100g) wody 10 razy mniej czyli 2,47*10-7 mola.
M (Ca3(PO4)2 = 310 g/mol
A więc m = 2,47*10-6*310 = 7,66*10-4g
z. 2. Czy przy pH = 4 z 0,1M roztworu CuCl2 może się wytrącić wodorotlenek miedzi? KSO Cu(OH)2 = 2,5*10-19
Na początku trzeba zapisać dysocjację trudno rozpuszczalnego związku i wyrażenie na iloczyn:
Cu(OH)2 ↔ Cu2+ + 2OH-
KSO = [Cu2+][OH-]2
Nie ma sensu wpisywać tu jakichkolwiek x-sów i zastanawiać się jakiego typu to jest iloczyn. W takich zadaniach do formuły na iloczyn, czyli wzoru [Cu2+][OH-]2 należy wstawić stężenia obu jonów, wyliczyć wartość liczbową i porównać ją z tablicową wartością iloczynu rozpuszczalności. Jeżeli liczba, która nam wyszła jest większa od KSO, to osad się strąci, a jeżeli jest mniejsza od KSO, to osad się nie strąci.
W tym zadaniu znamy zarówno stężenie jonów Cu2+ - w treści zadania napisane jest, że CuCl2 jest 0,1M, jak i stężenie jonów OH-, bo znamy pH:
pH = 4; pOH = 10; [OH-] = 10-10
Podstawiamy do formuły na iloczyn:
[Cu2+][OH-]2 = 0,1*(10-10)2 = 10-21
Zauważamy, że liczba, która nam wyszła, 10-21 jest mniejsza od 2,5*10-19 (KSO), czyli wyciągamy wniosek, że osad się nie strąca.
z. 3. Zbudowano ogniwo Daniela zestawione z półogniwa glinowego i półogniwa talowego. E0(Al3+/Al0) = -1,66 V;
E0(Tl+/Tl0) = -0,336 V. Wiedząc, że stężenie jonów glinu wynosiło 0,4 mol/dm3, a jonów talu 0,02 mol/dm3:
a) Napisz schemat tego ogniwa
b) Zapisz reakcje zachodzące w półogniwach (po złączeniu ich w to konkretne ogniwo) i reakcje sumaryczną.
c) Oblicz stałą równowagi dla reakcji zachodzącej w ogniwie
d) Za pomocą odpowiednich wzorów wyraź siłę elektromotoryczną tego ogniwa a następnie oblicz jej wartość.
e) Zapisz wyrażenia na potencjały obu półogniw i oblicz ich wartość przy zadanych stężeniach jonów.
f) Oblicz zmianę entalpii swobodnej w tym ogniwie, jeżeli przez obwód przepłynęło 0,1 mola elektronów.
a) (A-) -Al| Al3+ || Tl+ |Tl+ (K+)
b) Al0. - 3e- → Al3+
Tl+ + e- → Tl0 |*3
Al. + 3Tl+ ↔ Al3+ + 3Tl
c) K = [Al3+]/[Tl+]3 = (0,4)/(0,02)3 = 50000
d) SEM = E0Tl+/Tl - E0Al3+/Al. - (0,059/3)logK = -0,336 - (-1,66) - 0,02log(50000) =
1,324 - 0,094 = 1,230 V
e) Pamiętamy, że rozpięte półogniwa rozpatruje się zawsze w kierunku redukcji:
Al3+ + 3e- ↔ Al0 ; K = 1/[Al3+]
E = E0Al3+/Al. - (0,059/3)logK = -1,66-0,008 = -1,668V
Tl+ + e- ↔ Tl0, K = 1/[Tl+]
E = E0Tl+/Tl - 0,059logK = -0,336 - 0,1 = -0,436V
f) ΔG = -nFSEM = -0,1*96500*1,23 = -11869 J
z. 4. Zbudowano dwa półogniwa: W roztworze zawierającym jony kobaltu (III) (stężenie 0,04M) i jony kobaltu (II) (stężenie 0,3M) zanurzono elektrodę platynową. Podobnie w drugim roztworze zawierającym jony cyny (IV) (stężenie 0,15M) i cyny (II) (stężenie 0,05M) zanurzono elektrodę platynową. Elektrody połączono drutem a roztwory kluczem elektrolitycznym łącząc te półogniwa w ogniwo prądu stałego. E0Co3+/Co2+ = 1,84V; E0Sn4+/Sn2+ = 0,15V. Wykonaj następujące polecenia:
a) Zapisz schemat tego ogniwa.
b) Zapisz reakcje zachodzące w półogniwach (po złączeniu ich w to konkretne ogniwo) i reakcję sumaryczną.
c) Oblicz stałą równowagi dla reakcji zachodzącej w ogniwie.
d) Za pomocą odpowiednich wzorów wyraź siłę elektromotoryczną tego ogniwa i oblicz jej wartość.
e) Zapisz wyrażenia na potencjały obu (separowanych) półogniw i oblicz ich wartość przy zadanych stężeniach jonów.
f) Oblicz zmianę entalpii swobodnej w tym ogniwie, jeżeli przez obwód przepłynęło 0,3 mola elektronów.
a) (A-) -Pt| Sn2+, Sn4+ || Co2+, Co3+ |Pt+ (K+)
Uwaga!! Zapis -Pt| Sn2+| Sn4+ || Co2+| Co3+|Pt+ jest zupełnie błędny - kreski pionowe oznaczają granicę faz, przecież jony Sn2+ i Sn4+ nie są niczym od siebie odseparowane i pływają razem w jednym roztworze, podobnie jony kobaltu. Tu muszą być przecinki! Nie ma natomiast znaczenia kolejność wymieniania jonów w roztworze, czyli Sn4+, Sn2+ albo Sn2+, Sn4+.
b)
Sn2+ - 2e- → Sn4+
Co3+ + e- → Co2+ |*2
Sn2+ + 2Co3+ ↔ Sn4+ + 2Co2+
c)
K =
=
= 169
d)
SEM = E0Co3+/Co2+ - E0Sn4+/Sn2+ -(0,059/2)log(K) = 1,84 - 0,15 - 0,0295log(169) = 1,69 - 0,066 = 1,624V
e)
Sn4+ + 2e- ↔ Sn2+; K = [Sn2+]/[Sn4+]
E= E0Sn4+/Sn2+ - (0,059/2)logK = 0,15 - 0,0295log(0,333) = 0,15 + 0,014 = 0,164V
Co3+ + e- ↔ Co2+ K = [Co2+]/[Co3+]
E = E0Co3+/Co2+ - 0,059logK = 1,84 - 0,059log(7,5) = 1,84 - 0,05 = 1,79V
f) ΔG = -nFSEM = -0,3*96500*1,624 = 47015J