Коагуляция отрицательного золя хлорида серебра вызывается катионами. Для коагуляции использованы электролиты: KNO3, MgCl2, и AlCl3. Как соотносятся их пороги коагуляции?

Решение:

Согласно правилу Шульца-Гарди, теоретически обоснованному Дерягиным и Ландау, порог коагуляции обратно пропорционален заряду противоиона в шестой степени.
Поэтому чем выше заряд катиона - тем ниже порог коагуляции.

AlCl₃ (Al⁺³)

MgCl₂ (Mg ⁺²)

KNO3 (K⁺⁾

низший порог коагуляции будет у AlCl3, затем чуть больше у MgCl₂ и более высокий у KNO₃

 

В три колбы налито по 100 мл золя гидроксида железа. Чтобы вызвать явную коагуляцию золя, потребовалось добавить в первую колбу 10,5 мл 1М раствора КСl, во вторую 62,5 мл 0,01 М раствора Na2SO4 в третью – 37 мл 0,001 М раствора Na3PO4. Вычислите пороги коагуляции электролитов и определите знак заряда частиц золя.

Решение:

Вычисляем пороги коагуляции для каждого из добавляемых электролитов по формуле:

 

С _{порKCl =} 1*0,0105*1000 =90,9 ммоль/л

0,0105+0.1

 

С _{пор Na2SO4 =} 0,01*0,0625*1000 =3,84 ммоль/л

0,0625+0,1

 

С _{пор Na3PO4} = 0,001*0,037*1000 =0,27 ммоль/л

0,037+0,1

 

Если частицы заряжены отрицательно, то противоионы (ПОИ) - положительно, и наоборот.
Поэтому при полож. заряде мицелл противоионами служат Cl–, SO4 2– и РО4 3–, а при отриц. заряде мицелл - K+ и Na+.
Согласно правилу Шульце-Гарди, порог коагуляции обратно пропорционален заряду противоиона в шестой степени. Поэтому чем выше заряд ПОИ, тем ниже порог коагуляции. Если бы коагуляция вызывалась K+ и Na+ (при отриц. заряде частиц золя), то в трех сл. был одинаковый порог коагуляции, а в данном сл. они разные, поэтому частицы золя имеют не отриц., а положит. заряд.

 

Даны пороги коагуляции для следующих электролитов (ммоль/л): СП(KNO3) = 50; СП(Na3PO4)=43; СП(AlCl3)=0,099; СП(MgSO4) = 0,81. Каков заряд частиц – золя?

Решение:
Согласно правилу Шульце-Гарди, порог коагуляции СП обратно пропорционален заряду противоиона (иона коагулянта) в шестой степени. Поэтому чем выше заряд иона коагулянта, тем ниже порог коагуляции.

У KNO3 и Na3PO4 одинаковый заряд катиона (+1), но разный порог коагуляции, поэтому катионы - не коагулянты.
Напротив, в рядуKNO3, Mg(SO4)2, Na3PO4,, AlCl3 растет заряд аниона, и падает порог коагуляции, поэтому ионы-коагулянты - анионы (–), а это возможно, если частицы золя заряжены положительно

Вывод: частицы золя заряжены положительно.

 

Порог коагуляции электролита для золя Al(OH)3 составляет 0,63 ммоль/л. Какой объем 0,01 М раствора электролита надо добавить к 100 мл золя, чтобы вызвать его явную коагуляцию?

пусть Vэл = Х, тогда

0,63 = 1000 Сэл*Vэл

(Vэл+V золя)

подставляем данные в уравнение:

0,63 = 1000*0,01*х

(х+100)

0,63х+63=10х

х=6,72 мл.

Ответ: Vэл = 6,72 мл.

 

Определите молярную концентрацию водного раствора глюкозы, если этот раствор при температуре 291 К имеет одинаковое осмотическое давление с раствором, содержащим 0,5 моль/л хлорида кальция, а кажущаяся степень диссоциации соли при указанной температуре равна 65,4%.

Решение:

Для глюкозы р_осм=C_ГлRT, для хлорида кальция р_осм=iC_хкRT, где i= 1+альфа(k-1), где альфа - степень диссоциации, k - число ионов, на которое распадается формульная единица CaCl₂.

Запишем уравнение диссоциации электролита:

СaCl₂ = Сa²⁺ + 2Cl ^– n = 3

α= , отсюда: i =1+α(n-1)

По условию задачи α = 0,654, тогда:

i = 0,654 (3 – 1) + 1 = 0.654 – 2 + 1 = 1,308 + 1 = 2,308

P_осм. = iCRT = 2,308•0,5•0,082•291 = 27,53 атм.

R = 0,082 л∙атм/град,

P_осм. = Р_{глюкоз.} = СRT

С = = = 1,65 моль/л

Ответ: 1,65 моль/

Рассчитайте электрическую проводимость 1М раствора нитрата серебра при температуре 291 К, если расстояние между электродами равно 5 см, а площадь каждого электрода составляет 2 см ². Молярная электрическая проводимость этого раствора = 94,3 См ^. см ^2. моль ^–1.

Решение:

Внесистемные единицы (см, см2) необходимо перевести в системные (м, м2),

тогда S=2*2*10^-4 м² = 0,4.10^-3 м²; L = 5см=5*10^-2м.

Найдем электропроводность р-ра: χ= ήV *С

χ =L/S, подставляя значения, получаем:

ήV = 1000 * L/S = 1000*5*10^-2 / 0,4.10^-3 = 125 см2/моль

С 1000

Ответ: см2/моль..

 

Для гальванического элемента(-) Ag | Zn | ZnCl₂ | AgCl_(т), Ag (+),m_ZnCl2 = 0,555, используя стандартные электродные потенциалы ⁰(Zn ²⁺/Zn) = – 0,763 B; ⁰(AgCl/Ag,Cl ^–) = 0,222 В, напишите уравнения катодного и анодного процессов и суммарное уравнение реакции. Вычислите при температуре 273 К стандартную энтальпию _r H⁰₂₇₃, количество теплоты Q_обр, выделяющееся при обратимом протекании реакции в гальваническом элементе, и стандартную ЭДС Е⁰, если при 273 К Е = 1,125 В; = – 4^. 10 ^–4 В ^. К ^–1.

Решение:

Т.к. стандартный электродный потенциал Е⁰ (AgCl/Ag) больше станд. эл. потенциала Е⁰ (Zn/ZnCl₂), то на серебряном электроде идет процесс восстановления – это катод, а на цинковом электроде – процесс окисления, это анод.

Катод: Ag ⁺ _+e = Ag⁰;

Анод: Zn⁰ _-2е =Zn ⁺²

В основе работы гальванического элемента лежит реакция:
Zn + 2AgCl= ZnCl₂ + 2Ag.

Zn^⁰ +2Ag⁺ =Zn⁺² + 2Ag⁰

Вычислим стандартную ЭДС:

Е=φк – φа = 0,222 В –(-0,763 B)=0,985В.

Рассчитаем изменение стандартной энергии Гиббса ΔrG₂₇₃ токообразующей реакции:

∆G= -nFE = dH + TdS =-2* 23062*1,125 = -46816 ккал

Далее рассчитаем энтропию образования ZnCl₂ + 2Ag:

∆S = nF(dE/dT) = -2*23062*4,*10^-4 = -18.5 кал/град

Находим стандартную энтальпию _r H⁰₂₇₃ образования ZnCl₂ + 2Ag:
dH = dG + TdS = -46816 - 273*18,5 = -51866,5 кал

Определяем количество теплоты Q_обр, выделяющееся при обратимом протекании реакции в гальваническом элементе:
dQ = -dH=-(-51866,5) = 51866,5кал.