Сборник задач по физической химии допущено Министерством высшего и среднего специального образования СССР

Ag|AgBr(TB), Вг~(а = 0,005);

Pt|Sn²+(a = 0,02), Sn⁴+(cz = 0,001);

Hg|HgoS0₄t'TB), S0²-(o = 0,015).

Ответ: 0,4318; —1,4767; —0,2071; —0,1116; —0,7016.

451. 
     Определить э. д. с. элементов, составленных из электродов 1 и 5, 1 и 4, 2 и 3 предыдущей задачи, указав, какой электрод будет отрицательны м в каждой паре.
     

Ответ: 1,1334, 0,5434 и 1,2696 в.

451. 
     При 25° С потенциал электрода
     

Си I Си²⁺(а = 0,005)
равен —0,2712 в. Вычислить стандартный потенциал медного электрода.
Ответ: —0,3391.

451. 
     Э. д. с. элемента
     

ZnjZn²⁺(a = l)||Cu²+(o= 1)| Си равна 1,1 в. Определить э. д. с. элемента
Zn |Zn²+(o = 0,5) ||Cu²+(o = 0,0005)| Си.
Ответ: 1,0115 в.

451. 
     Э. д. с. элемента
     

Hg|Hg₂Cl₂(TB), 1-н. KCl||AgN0₃|Ag
равна 0,236 в. Написать реакцию, протекающую в элементе, и определить потенциал серебряного электрода, если потенциал коломельного равен —0,281 в.
Ответ: 0,517.

451. 
     Определить активность ионов кадмия, при которой направление тока в элементе
     

FejFe'²+(a = 0,6)||Cd²+(o = х)| Cd


184


меняется на обратное. Ответ: 0,0293.

451. 
     Написать реакцию, протекающую в элементе
     

Hg] Hg₂J₂(TB), J~(а = 0,03)||CP(g = 0,01), Н_ё2С1₂(тв)| Hg и определить его э. д. с.
Ответ: 0,2639 в.

451. 
     Написать реакцию и вычислить э. д. с. элемента
     

Cd |Cd²+(o = 0,2) ||Cr²+(o = 0,003), Cr³+(o = 0,4) /Pt. Ответ: 0,1383 в.

451. 
     Э. д. с. элемента
     

Ag JAg ⁺(а = 0,001) |]Ag+(o = х) | Ag равна 0,0579 в при 25° С. Определить х.
Ответ: 0,0096.

451. 
     Э. д. с. элемента
     

AgjAgCl(TB), С1-(о = 0,0769) ||Ag+(o= 0,072)/Ag
равна 0,4455 в при 25° С. Определить растворимость AgCl при 25° С.
Ответ: 1.248-10~⁵ г-экв/л.

451. 
     Э. д. с. элемента
     

РЬ /РЬЛ₂(тв), J-(o= 1) ||РЬ²⁺(о = 0,01) JPb
равна 0,1728 в при 25° С. Определить растворимость PbJ₂- при 25° С.
Ответ: 1,514-10~³ моль/л.

451. 
     Как должен быть составлен элемент, чтобы в нем протекала реакция
     

1. 
   Cd + CuS0₄->- CdS0₄ + Си;
   
2. 
   2Ag+ + Н₂-к 2Ag + 2Н+;
   
3. 
   Ag+ + J- AgJ (tb);
   
4. 
   H₂ + Cl₂ 2HC1;
   
5. 
   Zn + 2Fe³+ Zn²+ + 2Fe²+.
   

451. 
     Воспользовавшись табл. 5, определить константы равновесия следующих реакций:
     

1. 
   Ag(TB) + Fe³⁺^ Ag+ + Fe²⁺;
   
2. 
   Zn + 2H+ ^ Zn²+ + H₂;
   
3. 
   Cu + 2Ag+^r Cu²+ + 2Ag.
   

Ответ: 0,533; 6,3-10²⁵; 3,89• 10¹⁵.


185-

451. 
     Вычислить э. я. с. элемента
     

Pt, Н₂(р = 1) | НС1 (т = 0,001, у_± =
= 0,966) ЦКС1 1-н., Hg₂Cl₂(TB)/Hg
при 25° С.
Ответ: 0,4589 в.

451. 
     Э. д. с. элемента
     

Pt, Н₂(р = 1) |Н+(о = х) I! КС1 0,1-н., Hg₂Cl₂(TB)JHg
равна 0,5 в при 25° С. Определить pH раствора, соприкасающегося с водородным электродом.
Ответ. 2,78.

451. 
     Э. д. с. элемента
     

Pt, Н₂(р) | Н+(о = х) IIKC1 1-н., Hg₂Cl₂('TB) |Hg
при 25° С равна 0,5164 в. Внешнее давление равно 754,1 мм рт. ст. Давление пара воды равно 23,8 мм рт. ст., определить pH раствора, соприкасающегося с водородным электродом.
Ответ: 4.

451. 
     Определить э. д. с. элемента
     

PtjH+(pH = 6), хингидрон ЦКС1 0,1-н., Hg₂Cl₂(TB)/ Hg
при 25° С. если известно, что стандартный потенциал хин- гидронного электрода равен —0,6994 в.
Ответ: —0,0096 в.

451. 
     Определить э. д. с. элемента
     

Pt, Н₂('р = l)jH+(a = 0,1) || Н+(рН = 2),хингидрон, /Pt
при 25° С, если известно, что стандартный потенциал хин- гидронного электрода, соответствующий реакции окисления, равен —0,6994 в.
Ответ: 0,6404 в.

451. 
     Э. д. с. элемента
     

Hg|Hg₂Cl₂(TB), КС1 0,1-н.||Н+('рН = х), хингидрон| Pt
при 25° С равна 0.15 в. Определить pH (см. предыдущую задачу).
Ответ: 3,62.

451. 
     Э. д. с. этемента
     

186


Cd|CdJ₂, AgJ(TB))Ag

равна 0,2860 в при 25° С. Определить активность йодистого кадмия в растворе.

Ответ: 0,0842 в.

451. 
     Э. д. с. элемента
     

РЫРЬБОДтв), CuS0₄(m = 0,02)| Си
при 25° С равна 0,5594 в. Определить средний коэффициент активности CUSO4.
Ответ: 0,31.

451. 
     Определить э. д. с. элемента
     

Pt. Н₂(р - 1 )!НС1(т = 0,01), AgCl(TB);Ag|AgCl(TB),
НСЛ(m = 0,1)|Н₂(Р = 1), Pt,
если при m = 0,01 у±(НС1) = 0,904 и при m = 0,1
Y±(HC1) 0,796.
Ответ: 0,1115 в.

451. 
     Э. д. с. элемента
     

Pt, Н₂(р = l)|H₂S0₄(m), Hg₂S0₄(TB)| Hg
равна 0,7540 е, если /?г = 0,05, и 0,6959 в, если ш = 0,5. Y±(H₂S0₄) при m = 0,05 равно 0,340.
Определить y_±(H₂S0₄) при m = 0,5, не пользуясь табти- цей стандартных потенциалов.
Ответ: 0.1542.

451. 
     В каком элементе можно определить активность хлористого цинка в водном растворе? Дать схему элемента и протекающую в нем реакцию.
     
452. 
     Определить диффузионный потенциал на границе двух растворов AgN0₃, если отношение средних активностей AgN0₃ в двух растворах равно 10 и число переноса \'0“ равно 0,53.
     

Ответ: 0,00354.

451. 
     Определить э. д. с. элемента
     

Pt, Н₂(Р = 1)|НС1(о = 0,001)| ЫС1 (а = 0,92)/Н₂(р =1), Pt, если t = 25° С, /_н+=349,7 и /_с1_=76,3.
Ответ: 0,0313 в.

ГЛАВА \I

АДСОРБЦИЯ


Если на поверхности твердого тела при постоянной те**пео а- туре адсорбируется газ, то зависимость между величиной адсорбции и давтением газа может быть выражена уравнением Лангмюра


а =


bZp
1 + Ьр ’


(1)


где а — адсорбция, т. е. количество газа, адсорбированного 1 г адсорбента или 1 см² его поверхности; р — давление газа в состоянии равновесия; b и Z — постоянные, зависящие от природы адсорбента и адсорбируемого вещества.
Это уравнение называется уравнением изотермы адсорбции. Уравнение (1) может быть преобразовано следующим образом:


р


а


1
ы


+





(2)


Из уравнения (2) видно, что — является линейной функцией
а
давления. Этим можно воспользоваться для графического определения постоянных b и Z, если опытным путем получено несколько значений адсорбции при различных давлениях.
Если твердым телом адсорбируется вещество, находящееся в растворе, то зависимость между адсорбцией и концентрацией адсорбируемого вещества выражается уравнением


а


hZC
1 -J- fcC ’


(3)


где С — концентрация адсорбируемого вещества в растворе в состоянии равновесия.
Величина а в уравнении (3), в отличие от уравнения (1), характеризует избыток вещества у поверхности раздела.
Если адсорбирующей поверхностью является поверхность раствора, граничащего с воздухом, а адсорбируемое вещество Д88




находится в растворе, то адсорбция вычисляется по уравнению
Гиббса


С da¹ RT ’ dC ’


(4)


где а — поверхностное натяжение;
С — концентрация растворенного вещества.
Поверхностное натяжение раствора связано с его концентрацией уравнением Шишковского
^а₀ ^{3 =} ZRT In (1 ffcC), (5)
где сто — поверхностное натяжение растворителя;
а — поверхностное натяжение раствора;
Ь и Z — постоянные, равные соответственно постоянным b и Z уравнения (1).
Если неполярным адсорбентом адсорбируется неполярный пар, то, располагая рядом значений аир для построения одной изотермы, например, при температуре Т, можно найти изотерму адсорбции при любой другой температуре.
Прежде всего по весу пара, адсорбированного 1 г адсорбента под давлением р, и плотности адсорбируемого вещества в жидком состоянии определяют объем, адсорбированный при температуре Г, для каждого значения р. Затем по уравнению
А — RT 1п-^- , (6)
Р
где А — адсорбционный потенциал;
р° — давление насыщенного пара при температуре Т, вычисляют А для каждого значения р.
Располагая теперь рядом значений объема и адсорбционного потенциала, строят кривую зависимости А от V, называемую характеристической кривой данного адсорбента.
Зная давление насыщенного пара адсорбируемого вещества при температуре Т_и вычисляют для всех значений р адсорбционный потенциал А, подставляя в уравнение (6) Тi вместо Т и соответствующее температуре Т_х значение pi вместо р°. По кривой А = f(V) находят объемы адсорбированного вещества, соответствующие новым значениям адсорбционного потенциала.
Определив объемы и зная плотность вещества в жидком состоянии при Т_и получают значения адсорбции в граммах на 1 г адсорбента при всех значениях р, т. е. все, что необходимо для построения изотермы адсорбции при температуре T_t.
Процесс адсорбции сопровождается выделением тепла, количество которого вычисляется по уравнению





¹ В случае неидеальных растворов вместо концентрации растворенного вещестза следует вводить его активность.


189

или