Расчет параметров растворов

Тип работы:
Контрольная
Предмет:
Химия


Узнать стоимость

Детальная информация о работе

Выдержка из работы

1. Определить объем аммиака (условия нормальные), который необходимо растворить в 249 г. воды для получения 25%ого раствора гидроксида аммония

Дано:

m1(Н2О) = 249 г.

(NH4OH) = 25%

Найти:

V (NH3) — ?

Решение:

Масса полученного раствора

mр-ра = m1(Н2О) + m (NH3)

Образование гидроксида аммония протекает по реакции

NH3 + H2O = NH4OH

Масса гидроксида аммония m (NH4OH) = m2(H2O) + m (NH3), где m2(H2O) — вода связанная с аммиаком.

Массовая доля гидроксида аммония равна

отсюда

Из уравнения реакции масса воды связанной с аммиаком равна

NH3 + H2O = NH4OH

17 г. /моль 18 г. /моль

m (NH3) m2(H2O)

m2(H2O) = m (NH3) 18/17 = 1,06 m (NH3)

отсюда m (NH3) = 34,4 г

Поскольку при н.у. 1 моль любого газа занимает 22,4 л рассчитаем объем газа по формуле

Ответ: 45,3 л

2. В 0,6 л насыщенного раствора PbSO4 содержится 0,186 г. ионов свинца (II). Вычислите произведение растворимости этой соли

Дано:

V = 0,6 л

m (Pb2+) = 0,186 г.

Найти: ПР — ?

Решение:

Диссоциация соли описывается уравнением PbSO4 = Pb2+ + SO42-

Обозначим растворимость через s моль/л. Поскольку каждый моль растворенного PbSO4 образует 1 моль ионов Pb2+ и 1 моль ионов SO42-,

[Pb2+] = s, а [SO42-] = s.

Для произведения растворимости имеем

ПР = [Pb2+][SO42-] = ss = s2

Зная, что в насыщенном растворе содержится 0,186 г. ионов свинца (II) рассчитываем растворимость соли:

ПР = [Pb2+][SO42-] = ss = s2 = (1,510-3)2 = 2,2410-6

3. В 1 литре воды содержится 38 мг ионов Mg2+ и 108 мг ионов Са2+. Вычислите общую жесткость воды

Дано:

m (Mg2+) = 38 мг

m (Са2+) = 108 мг

Найти: Ж — ?

Решение:

1 мг-экв/л жесткости соответствует содержанию 12,16 мг/л магния (Mg2+).

Тогда жесткость воды обусловленная присутствием ионов магния составит:

Ж (Mg2+) = 38/12,16 = 3,1 мг-экв/л

1 мг-экв/л жесткости соответствует содержанию 20,04 мг/л кальция (Ca2+).

Тогда жесткость воды обусловленная присутствием ионов кальция составит:

Ж (Ca2+) = 108/20,04 = 5,4 мг-экв/л

Рассчитаем общую жесткость воды:

Жобщ = Ж (Ca2+) + Ж (Mg2+) = 3,1 + 5,4 = 8,5 мг-экв/л

4. Вычислите потенциалы электродов

а) Pt, H2/0,01н HCl; г) Pt, Н2 /раствор с рН = 3;

б) Pt, H2/0,01 М HNO3; д) Pt, H2/раствор с рОН=5;

в) Pt, H2/0,01н H2SO4; e) Pt, H2/H2O

Решение:

Потенциал водородного электрода зависит от активности ионов Н+ в растворе и давления водорода; потенциал стандартного водородного электрода (с активностью ионов Н+ 1 моль/л и давлением водорода 101.3 кПа) принят равным нулю.

Для определения электродного потенциала используем уравнение Нернста.

где цо = 0В — стандартный электродный потенциал; n — число электронов, принимающих участие в процессе; с — концентрация ионов в растворе, моль/л, R = 8,31кДж/моль — газовая постоянная, Т = 273+25 = 298К, F = 96 500Кл/моль — постоянная Фарадея.

Уравнение Нернста для водородного электрода при t = 25 °C имеет вид:

цH2/2H+ = 0,059· lg [c (H+)]

а) Pt, H2/0,01н HCl

Т.к. HCl — одноосновная кислота, то Сн = См = 0,01 моль/л

тогда концентрация ионов водорода, согласно уравнению диссоциации HCl > H+ + Cl - составит c (H+) = 0,01 моль/л.

цH2/2H+ = 0,059· lg0,01 = -0,118 В

б) Pt, H2/0,01 М HNO3

Концентрация ионов водорода, согласно уравнению диссоциации HNO3 > H+ + NO3 - составит c (H+) = 0,01 моль/л

цH2/2H+ = 0,059· lg0,01 = -0,118 В

в) Pt, H2/0,01н H2SO4

Т.к. H2SO4 — двухосновная кислота, то См = Сн/2 = 0,005 моль/л

тогда концентрация ионов водорода, согласно уравнению диссоциации H2SO4 > 2H+ + SO42 - составит c (H+) = 0,01 моль/л.

цH2/2H+ = 0,059· lg0,01 = -0,118 В

г) Pt, Н2 /раствор с рН = 3

цH2/2H+ = 0,059· lg [c (H+)]

учитывая, что рН = - lg [c (H+)]

цH2/2H+ = - 0,059· 3 = -0,177 В

д) Pt, H2/раствор с рОН=5

цH2/2H+ = 0,059· lg [c (H+)]

учитывая, что рН = - lg [c (H+)] и рН = 14 — рОН = 9

цH2/2H+ = - 0,059·9 = -0,531 В

e) Pt, H2/H2O

Для воды рН = 7

цH2/2H+ = - 0,059·7 = -0,413 В

5. Установите термодинамическую вероятность протекания электрохимической коррозии на поверхности стального изделия с цинковым протектором в нейтральной водной среде (морская вода) в присутствии растворенного кислорода. Запишите схему коррозионной гальванопары, уравнения анодного и катодного процессов. Укажите вид и состав конечного продукта коррозии. Можно ли использовать в качестве протектора в этом случае олово?

электрохимический аммиак растворимость термодинамический

Решение:

При протекторной защите стального изделия цинком в морской воде образуется гальванопара цинк — железо в воде (среда нейтральная). В воде растворен кислород.

Схема гальванопары: Zn / Н2О, О2 / Fe

Потенциалы:

;

= + 0,814 В.

Восстановитель — Zn, окислитель — О2.

Zn (-): 2 Zn — 2з + 2 H2O = Zn (OН)2 + 2Н+ — процесс окисления

Fe (+): 1 О2 + 4з + 2 H2O = 4 OH- - процесс восстановления

2 Zn + О2 + 4H2O = 2 Zn (OН)2

ЕДС = цк — ца = -0,46 — (-0,81) = 0,35 В

ДG = - zFЕДС = -2 965 000,35 = -67,55 кДж/моль

F — постоянная Фарадея (96 500 Кл/моль).

ДG> 0, процесс термодинамически возможен.

Рассмотрим гальванопару Fe-Sn

Потенциалы:

;

= + 0,814 В.

Восстановитель — Fe, окислитель — О2.

Схема гальванопары: Fe / Н2О, О2 / Sn

Fe (-): 2 Fe — 2з + 2 H2O = Fe (OН)2 + 2Н+ — процесс окисления

Sn (+): 1 О2 + 4з + 2 H2O = 4 OH- - процесс восстановления

2 Fe + О2 + 4H2O = 2 Fe (OН)2

Таким образом, видно, что разрушению в данной гальванопаре подвергается железо, т. е. использовать олово в качестве протекторной защиты стального изделия невозможно.

30. Составьте молекулярные уравнения реакций, которые выражаются ионно-молекулярными уравнениями:

a) Fe (OH)3 + 3Н+ = Fe3+ + 3Н2О; б) Cd2++ 2ОН- = Cd (OH)2; в) Н+ + NO2- = HNO2.

Решение:

a) Fe (OH)3 + 3Н+ = Fe3+ + 3Н2О

Fe (OH)3 + 3НCl = FeCl3 + 3Н2О

Fe (OH)3 + 3Н+ + 3Cl- = Fe3+ + 3Cl- + 3Н2О

Fe (OH)3 + 3Н+ = Fe3+ + 3Н2О

б) Cd2++ 2ОН- = Cd (OH)2;

CdCl2 + 2NaOH = Cd (OH)2 + 2NaCl

Cd2+ + 2Cl- + 2Na+ + 2OH- = Cd (OH)2 + 2Na+ + 2Cl-

Cd2++ 2ОН- = Cd (OH)2

в) Н+ + NO2- = HNO2

HCl + NaNO2 = HNO2 + NaCl

H+ + Cl- + Na+ + NO2- = HNO2 + Na+ + Cl-

Н+ + NO2- = HNO2

6. Какое значение рН (7< рН<7) имеют растворы солей Na3PO4, K2S, CuSO4? Составьте ионно-молекулярные и молекулярные уравнения гидролиза этих солей

Решение:

Na3PO4 — соль, образованная сильным основанием и слабой кислотой, подвергается гидролизу по аниону. Реакция среды щелочная (pH > 7).

Iст. Na3PO4 + H2O Na2HPO4 + NaOH

3Na+ + PO43- + НОН 2Na+ + HPO42- + Na+ + ОН-

3Na+ + PO43- + НОН 2Na+ + HPO42- + Na+ + ОН-

PO43- + НОН HPO42- + ОН - (избыток ионов ОН-)

IIст. Na2HPO4 + НОН NaН2РО4 + NaОН

2Na+ + HPO42- + НОН 2Na+ + Н2РО4- + ОН-

HPO42- + H2O H2PO4- + OH-

IIIст. NaH2PO4 + НОН Н3РО4 + NaОН

Na+ + H2PO4- + НОН Н3РО4 + Na+ + ОН-

H2PO4- + H2O H3PO4 + OH-

Гидролиз протекает преимущественно по первой ступени.

K2S — соль, образованная сильным основанием и слабой кислотой, подвергается гидролизу по аниону. Реакция среды щелочная (рН > 7).

Iст. К2S + HOH КHS + КOH

+ + S2- + HOH К+ + HS- + К+ + OH-

S2- + HOH HS- + OH-

IIст. КHS + HOH Н2S + КОН

К+ + HS- + HOH Н2S + К+ + OH-

HS- + HOH Н2S + OH-

Гидролиз протекает преимущественно по первой ступени.

CuSO4 — соль образованная слабым основанием и сильной кислотой, поэтому гидролизуется по катиону. Реакция среды кислая (рН < 7).

Iст. 2CuSO4 + 2HOH (CuOH)2SO4 + H2SO4

2Cu2+ + 2SO42- + 2HOH 2 (CuOH)+ + SO42- + 2H+ + SO42-

2Cu2+ + 2HOH 2 (CuOH)+ + 2H+

IIст. (CuOH)2SO4 + 2HOH 2Cu (OH)2 + H2SO4

2 (CuOH)+ + SO42- + 2HOH 2Cu (OH)2 + 2H+ + SO42-

2 (CuOH)+ + 2HOH 2Cu (OH)2 + 2H+

ПоказатьСвернуть
Заполнить форму текущей работой