Растворы сильных электролитов. Активная концентрация, коэффициент активности, ионная сила раствора.

 

2. Для наполнения аэростатов иногда пользуются взаимодействием гидрида кальция с водой. Сколько килограммов надо израсходовать для наполнения аэростата объёмом (при нормальных условиях)?

Взаимодействие гидрида кальция с водой:

CaH₂ + 2H₂O = Ca(OH)₂ + 2H₂­

Найдем количество водорода.

n(H₂) = V(H₂) / V_M(H₂)

V_M(H₂) — молярный объем водорода, равный 22,4 л/моль.

n(H₂) = 500000 / 22,4 = 22321,4 моль.

Из уравнения видим, что на 1 моль CaH₂ приходится 2 моль H₂. Значит, гидрида кальция будет затрачено в 2 раза меньше — 22321,4 / 2 = 11160,7 моль.

M(CaH₂) = 42,09 г/моль.

m(CaH₂) = 42,09 · 11160,7 = 469754 г ≈ 470 кг.

Для наполнения аэростата потребуется 470 кг гидрида кальция.

При какой температуре начинается процесс разложения карбоната кальция на оксиды? В какую сторону (увеличения или уменьшения) надо сдвинуть температуру, чтобы процесс протекал только в прямом направлении?

Уравнение реакции:

CaCO₃ = CaO + CO₂

Рассчитаем тепловой эффект этой реакции.

DH⁰ = DH⁰(CaO) + DH⁰(CO₂) – DH⁰(CaCO₃)

DH⁰(CaO) = –635,5 кДж/моль

DH⁰(CO₂) = –393,51 кДж/моль

DH⁰(CaCO₃) = –1206,9 кДж/моль

DH⁰ = –635,5 + (–393,51) – (–1206,9) = 177,89 кДж.

Рассчитаем изменение энтропии.

DS⁰ = S⁰(CaO) + S⁰(CO₂) – S⁰(CaCO₃)

S⁰(CaO) = 39,7 Дж/(моль×К)

S⁰(CO₂) = 213,68 Дж/(моль×К)

S⁰(CaCO₃) = 92,9 Дж/(моль×К)

DS⁰ = 39,7 + 213,68 – 92,9 = 160,48 Дж/К

Вычислим изменение энергии Гиббса при 298 К.

DG⁰ = DH⁰ – TDS⁰ = 177,89 – 298 × 0,16048 = 130,07 кДж.

При стандартных условиях DG⁰ > 0 и реакция разложения не идёт.

Рассчитаем температуру начала реакции. В этом случае DG⁰ = 0.

DH⁰ = TDS⁰

T = DH⁰ / DS⁰ = 177,89 / 0,16048 = 1108 К.

При температуре выше 1108 К процесс разложения карбоната кальция идет в прямом направлении.

Экзаменационный билет №15

Дисперсные системы, коллоидное состояние вещества, условия возникновения. Устойчивость и коагуляция таких систем.

 

2. При некоторой температуре равновесие в системе установилось при следующих концентрациях: Найдите константу равновесия и исходную концентрацию

Схема равновесной системы:

2NO₂ D 2NO + O₂

[NO₂] = 0,006 моль/л

[NO] = 0,024 моль/л

[O₂] = 0,012 моль/л

Константа равновесия:

K = = 0,192.

Из уравнения видно, что на 1 моль NO₂ приходится 1 моль NO.

Вычисляем исходную концентрацию NO₂.

[NO₂]₀ = [NO₂] + [NO] = 0,006 + 0,024 = 0,030 моль/л.

3. ЭДС гальванического элемента, составленного из двух водородных электродов, равна 272 мВ. Чему равен pH раствора, в который погружён анод, если катод погружён в раствор с pH = 3?

Потенциал водородного электрода равен E = 0,059pH.

Для катодного раствора E_катод = 0,059 · 3 = 0,177 В.

ЭДС = Е_катод – Е_анод = 0,272 В

Е_анод = ЭДС – Е_катод = 0,272 – 0,177 = 0,095 В.

Для анодного раствора потенциал равен также равен 0,059pH.

Е_анод = 0,059pH

pH = 0,095 / 0,059 = 1,61.

Таким образом, pH анодного раствора 1,61.

Схема элемента:

(–) Pt, H₂ | 2H⁺ | H₂, Pt (+)

Катод: 2H⁺ + 2e^– ® H₂

Анод: H₂ – 2e^– ® 2H⁺

Экзаменационный билет №16

1. Классификация окислительно-восстановительных процессов (на примерах). Условие самопроизвольного протекания и направленность этих процессов