Комплексная задача (растворы электролитов) № 5

При очистке реактора установки по производству соли ( определяется номером варианта, столбец 2) часть продукта осталась не изъятой.

Определить:

1. Концентрацию (С_М, С_m, Х, ω) раствора соли, если в реакторе её осталось 5 кг, а объём воды, необходимый для первичной отмывки реактора в 10 раз больше, чем для образования насыщенного раствора этой соли (S, г на 100 г воды, столбец 3).

2. При растворении соли в воде возможен её гидролиз. Запишите соответствующие уравнения процесса. Определите pH образовавшегося раствора (рН < 7, pH > 7, pH ≈ 7).

Таблица 18

Варианты заданий

№ п/п	Синтезируемая соль	S, г	№ п/п	Синтезируемая соль	S, г
1.	AgNO3	222,0	21.	Ba(NO3)3	9,2
2.	KSCN	217,5	22.	Ca(NO3)2	0,166
3.	NH4Cl	37,2	23.	AlCl3	45,9
4.	Fe(NO3)3	83,03	24.	KBr	65,5
5.	Zn(NO3)2	118,4	25.	CuCl2	72,7
6.	HgCl2	6,6	26.	CaI2	208,6
7.	Al(NO3)3	75,4	27.	Cu(NO3)2	124,8
8.	KNO2	298,4	28.	Ni(NO3)2	96,32
9.	NH4NO3	192,0	29.	FeBr2	115,0
10.	FeCl3	91,9	30.	Na2S	18,8
11.	NaBr	90.5	31.	BaI2	203,1
12.	Al2(SO4)3	36,4	32.	ZnCl2	367,3
13.	K2SO3	106,0	33.	Na2SO3	26,9
14.	NiCl2	55,3	34.	(CH3COO)2Pb	55,0
15.	FeSO4	26,5	35.	MnSO4	64,5
16.	CoCl2	52,9	36.	CuBr2	126,8
17.	AgF		37.	(NH4)2SO4	75,4
18.	KHCO3	33,3	38.	ZnBr2	446,4
19.	CaCl2	74,5	39.	Pb(NO3)2	56,5
20.	Cs2SO4	178,7	40.	Na3PO4	11,0

Комплексная задача (растворы неэлектролитов) № 6

В технологическом процессе завода химического синтеза первичный подогрев вещества Х (столбец 2) осуществляется в трубчатых змеевиках, а для повышения производительности установки в Х вводят вещество Y.

Определить температуру кипения и замерзания раствора, содержащего m (кг) вещества Х и n (моль) вещества Y (столбец 3, 4), если для Х К_к = а (столбец 5), К_э = b (столбец 6), t _зам = с ⁰С (столбец 7),t _кип = d ⁰С (столбец 8).

Таблица 19

Варианты заданий

№ п/п	Вещество Х	m(Х)	n(Y)	a	b	с	d
1.	анилин, С6H5NH2			5,87	3,22	-5,96	184,4
2.	ацетон, СН3СОСН3			2,40	1,48	-94,60	56,0
3.	бензол, С6Н6			5,10	2,57	5,40	80,2
4.	вода, Н2О			1,85	0,52		100,0
5.	диоксан, С4Н8О2			4,63	3,27	11,70	100,3
6.	уксусная кислота, СН3СООН			3,90	3,07	16,50	118,5
7.	муравьиная кислота, НСООН			2,77	2,40	8,40	100,8
8.	пиридин, С5Н5N			4,97	2,69	-40,00	115,8
9.	дифенил, (С6Н5)2			8,2	7,06	70,2	254,9
10.	хлороформ, CHCl3			4,90	3,88	-63,20	61,2
11.	четырёххлористый углерод, CCl4			2,98	5,30	-23,00	76,7
12.	бензил, (С6Н5СО)2			10,5	10,3	94,0	347,0
13.	олеум, SO3·H2O			6,17	5,95	10,5	331,7
14.	диэтиловый эфир, (С2Н5)2О			1,79	2,02	-117	34,6
15.	ментол, С10Н19ОН			104,	6,15	42,0	212,0
16.	дибром, Br2			8,64	5,1	-7,32	63,0
17.	нафталин, С10Н8			6,98	5,8	80,1	218,0
18.	нитробензол, С6Н5NО2			8,1	5,27	5,82	210,9
19.	бромоводород, HBr			9,41	1,61	-86	-68,7
20.	фенол, С6Н5ОН			7,27	3,6		182,1

 

Комплексная задача (растворы неэлектролитов) № 7

В резервуарах для хранения органических жидкостей используют плавающие экраны, крышей закрывающие поверхность жидкости (для уменьшения процесса испарения).

Вычислить:

1.Давление пара над раствором, содержащим m₁ кг метилового спирта в m₂ т этилового спирта (столбец 2, 3), при t ⁰С (столбец 4), если давление пара этилового спирта равно P кПа (столбец 5).

2.Величину осмотического давления для раствора метилового спирта в этиловом спирте при при t ⁰С (столбец 4), если плотность раствора в указанных условиях составляет ρ г/см³ (столбец 6).

Таблица 20

Варианты заданий

№ п/п	Масса вещества	t 0С	P, кПа	ρ, г/см3
m1 (кг)	m2 (т)
1.				43,0	0,798
2.				43,5	0,787
3.				44,0	0,783
4.				44,5	0,800
5.				45,0	0,803
6.				45,5	0,806
7.				46,0	0,797
8.				46,5	0,796
9.				47,0	0,796
10.				47,5	0,792
11.				48,0	0,791
12.				48,5	0,791
13.				49,0	0,785
14.				49,5	0,784
15.				50,0	0,783
16.				50,5	0,783
17.				51,0	0,784
18.				51,5	0,782
19.				52,0	0,782
20.				52,5	0,781

ТЕМА 6. ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКИЕ СИСТЕМЫ

Гальванические элементы

В любой гетерогенной системе на границе раздела фаз возникает скачок потенциалов. Рассмотрим это явление на примере системы металл-электролит. В твёрдом состоянии металлы имеют кристаллическую структуру. Химическая связь между ионами в кристалле осуществляется электронами.

Так как металлы обладают различной активностью, то при их погружении в водные растворы собственных солей возможны следующие процессы:

1) переход ионов металла из кристаллической решетки в раствор по упрощенной схеме

Ме⁰ – nē = Meⁿ⁺

(активный металл)

2) внедрение ионов металла в кристаллическую решетку

Meⁿ⁺ + nē = Ме⁰

(малоактивный металл)

Таким образом, при погружении активных и малоактивных металлов в растворы собственных солей устанавливается равновесие с соответствующим ему потенциалом.

В случае неактивного металла на границе металл-раствор возникает электродный потенциал окислительно-восстановительной системы, содержащейся в растворе. Металл электрода не претерпевает изменений в ходе электродного процесса, а участвует лишь в передаче электронов от восстановленной формы вещества к его окисленной форме.

Абсолютную величину электродного потенциала измерить нельзя, но можно определить разность потенциалов, т.е. измерить ЭДС системы, составленной из исследуемого электрода и электрода сравнения.

Стандартным электродным потенциалом металла называется потенциал, возникающий на металле, погруженном в одномолярный раствор собственного иона при температуре 25ºС, измеренный по сравнению со стандартным водородным электродом, потенциал которого условно принимаем разным нулю.

Стандартный водородный электрод представляет собой платиновую пластинку с развитой поверхностью, помещенную в раствор серной кислоты. Поверхность платины омывается газообразным водородом с давлением 1 атм. На поверхности такого электрода устанавливается равновесие

2Н⁺ + 2ē = Н₂↑

Стандартные потенциалы металлов являются табличными величинами и образуют ряд стандартных электродных потенциалов.

Чем отрицательнее стандартный электродный потенциал, тем более сильным восстановителем является данный металл. Самый сильный восстановитель – литий. Чем положительнее стандартный электродный потенциал, тем более сильным окислителем является ион данного металла. Самым сильным окислителем является ион Au³⁺.

Окислительно-восстановительный потенциал зависит от концентрации соответствующих ионов. Эта зависимость определяется уравнением Нернста:

,

где Е – равновесный окислительно-восстановительный электродный потенциал;

Е⁰ – стандартный электродный потенциал (приведен в справочниках);

R – универсальная газовая постоянная (8,31 Дж/моль К);

Т – абсолютная температура, К.

n – величина заряда иона металла;

F – число Фарадея (96500 Кл/моль);

С – концентрация ионов металла в растворе (моль/л).

 

Если в этом уравнении подставить значения R и F, и заменить натуральный логарифм десятичным, то для температуры 25⁰С получим: