Условия заданий

Задание 3

Вычислите произведение растворимости (ПР) и растворимость (S) малорастворимого сильного электролита, представленного в табл. 3, по значениям стандартных электродных потенциалов в водных растворах при 25С. Рассчитайте ПР этого электролита по величинам стандартной энергии Гиббса образования ионов в водных растворах при 25С.

Задание 4

1. Составьте электрохимическую цепь из компонентов, указанных в табл. 4.

2. Запишите уравнения реакций, протекающих на электродах и в электрохимической цепи в целом.

3. Рассчитайте ЭДС электрохимической цепи.

4. Определите GиG реакции, протекающей в электрохимической цепи.

5. Найдите термодинамическую константу равновесия K_aреакции, протекающей в электрохимической цепи, и рассчитайте соотношение активностей ионов для изменения направления тока в цепи на обратное.

Задание 5

1. Для указанной в табл. 5 обратимой реакции составьте электрохимическую цепь.

2. Найдите термодинамические характеристики указанной реакции (_rS,_rGи_rH), а также максимальную полезную работуW_maxпри 25 ºС.

3. Определите количество теплоты Q_p, выделяемой или поглощаемой электрохимической цепью. Как эта электрохимическая система будет работать в адиабатических условиях (с разогревом или охлаждением) и в изотермических условиях (с выделением или поглощением теплоты)?

4. Вычислите изменение внутренней энергии _rUв ходе реакции.

При проведении расчетов рекомендуется использовать Краткий справочник физико-химических величин/Под ред. А.А. Равделя и А.М. Пономаревой. Л., 1983; СПб., 1999 или СПб., 2002, именуемый далееКратким справочником….

Таблицы исходных данных

Таблица 3. Исходные данные к заданию 3.

№ вар.	Электролит	кДж/моль	№ вар.	Электролит	кДж/моль
1	AgBr		15	Hg2Cl2
2	AgI		16	Hg2Br2
3	AgIO3	-92	17	Hg2I2	-111
4	AgCN	157	18	Hg2SO4
5	Ag2SO4		19	Ni(OH)2	-459
6	Ag2CrO4	-635	20	PbBr2	=-24 кДж/моль
7	Ag2S		21	PbI2
8	Ca(OH)2		22	PbSO4
9	CdCO3	-674	23	PbS
10	Cd(OH)2	-474	24	TlCl
11	Co(OH)2	-456	25	TlI	-125
12	CuCl		26	Zn(OH)2
13	CuI	-70	27	ZnS
14	Fe(OH)2	-493	28	Ca(OH)2

Примечание. В табл. 3 приведены стандартные энергии Гиббса образования веществ, отсутствующие в Кратком справочнике….

Таблица 4. Исходные данные к заданию 4.

№ ваp.	A	B	M1	C	D	M2	а(A)	a(B)	a(C)	a(D)
1	Cu2+	—	Cu	Br2(ж)	Br–	Pt	0,02	—	1	0,03
2	Cu2+	—	Cu	O2	OH–	Pt	0,03	—	1,5	0,02
3	Cr3+	—	Cr	Cl2	Cl–	Pt	0,05	—	1,2	0,02
4	Fe3+	Fe2+	Pt	Cr3+	Cr2+	Pt	0,005	0,15	0,1	0,001
5	Fe(CN)63–	Fe(CN)64–	Pt	Co3+	Co2+	Pt	0,06	0,06	0,04	0,005
6	Ag+	—	Ag	Ag2O	OH–	Ag	0,04	—	1	0,03
7	Co3+	Co2+	Pt	Fe(CN)63–	Fe(CN)64–	Pt	0,04	0,009	0,06	0,001
8	H+	H2	Pt	O2	OH–	Pt	0,04	1,5	0,5	0,06
9	H+	H2	Pt	Cl2	Cl–	Pt	0,05	0,6	0,5	0,02
10	Cl2	Cl–	Pt	AgCl	Cl–	Ag	1,5	0,04	1	0,04
11	AgI	I–	Ag	AgCl	Cl–	Ag	1	0,02	1	0,06
12	Cu2+	Cu+	Pt	Sn4+	Sn2+	Pt	0,14	0,009	0,002	0,08
13	H3AsO4	HAsO2	Pt	MnO4–	MnO42–	Pt	0,08	0,04	0,02	0,007
14	V3+	V2+	Pt	Tl3+	Tl+	Pt	0,016	0,007	0,001	0,1
15	Hg22+	Hg	Pt	Cl2	Cl–	Pt	0,04	1	0,8	0,06
16	H3AsO4	HAsO2	Pt	V3+	V2+	Pt	0,15	0,005	0,005	0,01
17	O2	OH–	Pt	AgI	I–	Ag	1,5	0,05	1	0,04
18	H2	OH–	Pt	O2	OH–	Pt	2,0	0,02	0,8	0,02
19	Ag+	—	Ag	S2O62–	SO42–	Pt	0,02	—	0,07	0,03
20	Ag2SO4	SO42–	Ag	V3+	V2+	Pt	1	0,02	0,01	0,02
21	PbBr2	Br–	Pb	S2O62–	SO42–	Pt	1	0,005	0,005	0,03
22	MnO4–	MnO42–	Pt	Mn2+	MnO4–	Pt	0,009	0,014	0,07	0,009
23	Mn2+	MnO4–	Pt	Sn4+	Sn2+	Pt	0,01	0,02	0,08	0,15
24	Fe3+	Fe2+	Pt	I3–	I–	Pt	0,02	0,03	0,01	0,04
25	Ni2+	—	Ni	I3–	I–	Pt	0,01	—	0,03	0,06
26	Hg22+	Hg	Pt	AgBr	Br–	Ag	0,08	1	1	0,01
27	MnO4–	MnO42–	Pt	Fe3+	Fe2+	Pt	0,018	0,005	0,15	0,05
28	PbSO4	SO42–	Pb	Br2(ж)	Br–	Pt	1	0,05	1	0,05

Примечание. В таблице 4 введены следующие обозначения: М1 и М2 – металлические электроды; A, B, C, D – ионы или молекулы, присутствующие в приэлектродном электролите; a(A), a(B), a(C), a(D) – соответствующие активности. Активность воды принимается равной единице. В вариантах, номера которых обведены рамкой №, активность протонов a(H⁺) принять равной 0,2.

Таблица 5. Исходные данные к заданию 5.

№ вар.	Уравнение реакции
1	Zn + 2AgCl ZnCl2 + 2Ag	-7,57
2	Zn + Hg2SO4 ZnSO4 + 2Hg	-9,48
3	Cd + Hg2SO4 CdSO4 + 2Hg	-7,95
4	Cd + 2AgCl CdCl2 + 2Ag	-6,04
5	Cd + PbCl2 CdCl2 + Pb	-4,16
6	Zn + Hg2Cl2 ZnCl2 + 2Hg	-4,13
7	Pb + 2AgI PbI2 + 2Ag	-1,83
8	2Hg + 2AgCl Hg2Cl2 + 2Ag	-3,44
9	Pb + Hg2Cl2 PbCl2 + 2Hg	1,57
10	Mg + 2HCl MgCl2 + H2	-1,13
11	2Cu + I2 2CuI	0,60
12	2FeCl3 + H2 2FeCl2 + 2HCl	11,88
13	Fe + NiCl2 FeCl2 + Ni	0,80
14	2Al + Cr2(SO4)3 Al2(SO4)3 + 2Cr	-3,13
15	Pb + Ag2S PbS + 2Ag	-1,66
16	Pb + I2 PbI2	-0,29
17	2Cr + 3SnCl2 2CrCl3 + 3Sn	-4,28
18	Cu + 2AgNO3 Cu(NO3)2 + 2Ag	-9,72
19	3Zn + 2CrCl3 3ZnCl2 + 2Cr	0,37
20	Pb + Cu(CH3COO)2 Cu + Pb(CH3COO)2	1,90
21	Fe + CuSO4 FeSO4 + Cu	-0,76
22	AgNO3 + Fe(NO3)2 Fe(NO3)3 + Ag	-21,84
23	2Cr + 3Cl2 2CrCl3	-13,94
24	2Hg + Ag2SO4 Hg2SO4 + 2Ag	-3,42
25	2Hg + 2AgCl + H2SO4 Hg2SO4 + 2Ag + 2HCl	1,91
26	Cd + Hg2Cl2 CdCl2 + 2Hg	-2,60
27	2Ag + Cl2 2AgCl	-5,99
28	Zn + CuSO4 ZnSO4 + Cu	-1,37

Рассмотрим выполнение каждого задания на примерах.