E = E red,pravý E red,levý + E D = E red,pravý + E ox,levý + E D

Transkript

1 11. GALVANICKÉ ČLÁNKY 01 Výočet E článku, γ ± Střední aktvtní koefcent z E článku Výočet E článku, γ ± Tlak lnu na elektrodě z E článku; aktvtní koefcent E článku a dsocační konstanta kseln Výočet koncentrace elektroltu z K ds a E článku Výočet K ds z E článku Výočet H z E článku Výočet otencálu redox elektrod Rovnovážná konstanta ze standardních otencálů Rovnovážná konstanta ze standardních otencálů Termodnamka reakce v článku Termodnamka reakce v článku Součn rozustnost ze standardních otencálů Standardní otencál ze součnu rozustnost Součn rozustnost z E článku Rovnovážné naětí článku z termodnamckých velčn...5 E = E red,ravý E red,levý + E D = E red,ravý + E ox,levý + E D G = z F E E E S =+ zf T H = zf T E T G = z F E G E S = = r E Q= T S [] r zf, rh rg T rs z = + = F T E T T T E E T T RT ν E = E ln a zf mmo rovnováhu T, E = R ln K zf z E (Me z /Me) = (z z 1 ) E (Me z /Me z1 ) + z 1 E (Me z /Me) I < 0,001 mol dm 3 : ln γ ± = z z A I, I = 1 ( c z ) K A z z A I I < 0,1 mol mol 3 ln γ K A ± = 1+ a I, a 1 mol 1/ dm 3/ 1

2 01 Výočet E článku, γ ± 1 Vočítejte rovnovážné naětí článku Cu (s) CuCl (c = 0,014 mol dm 3 ) Cl ( = 10 kpa) Pt ř telotě 5 C. Standardní redukční otencál: E (Cu + Cu) = 0,337 V, E (Cl Cl ) = 1,36 V. Standardní stav ro Cl (g): deální ln ř telotě soustav a st = 101,35 kpa, standardní stav ro elektrolt: nekonečné zředění, c st = 1 mol dm 3. Pro výočet středního aktvtního koefcentu oužjte Debeův-Hückelův vztah (A = 1,17 dm 3/ mol 1/ ). Za daných odmínek můžete ředokládat deální chování chloru. 0 Střední aktvtní koefcent z E článku [E = 1,187 V (γ ± = 0,6711-0,001 < I < 0,1 rozšířený D-H vztah] Určete střední aktvtní koefcent FeCl 3 za telot 5 C. Rovnovážné naětí článku Fe(s) FeCl 3 (c = 0,01 mol dm 3 Cl ( = 101,35 kpa) Pt má hodnotu 1,5515 V. Předokládejte, že chlor se chová jako deální ln (standardní stav st = 101,35 kpa). Standardní stav ro elektrolt: nekonečné zředění, c st = 1 mol dm 3. Hodnot standardních redukčních elektrodových otencálů E (Fe 3+ Fe) = 0,036 V, E (Cl Cl ) = 1,36 V. [γ ± = 0,4685 ] 03 Výočet E článku, γ ± 1 Vočítejte rovnovážné naětí článku Pb(s) PbSO 4 (s) H SO 4 (c = 0,00 mol dm 3 ) H ( = 11 kpa) Pt ř telotě 5 C. Standardní redukční otencál E (PbSO 4 Pb SO 4 ) = 0,359 V. Předokládejte, že kselna sírová je zcela dsocována do druhého stuně. Střední aktvtní koefcent kseln sírové vočítejte z Debeova-Hückelova vztahu. Standardní stav ro elektrolt: složka v deálním roztoku o koncentrac c st = 1 mol dm 3. Vodík se ř uvedených odmínkách chová jako deální ln (standardní stav st = 101,35 kpa). [E = 0,195 V (γ ± = 0, z rozšířeného D-H vztahu) ] 04 Tlak lnu na elektrodě z E článku; aktvtní koefcent Př telotě 5 C je rovnovážné naětí galvanckého článku N(s) NCl (c = 0,01 mol dm 3 ) Cl ( =? kpa) Pt E = 1,793 V. Za ředokladu, že chlor se chová jako deální ln, vočítejte jeho tlak na chlorové elektrodě (standardní stav st = 101,35 kpa). Pro střední aktvtní koefcent oužjte Debeův- Hückelův vztah (odle koncentrace elektroltu zvolte lmtní nebo rozšířený tvar; konstanta A = 1,17 dm 3/ mol 1/ ). Standardní redukční otencál: E (N + N) = 0,50 V, E (Cl Cl ) = 1,36 V. [ Cl = 38,65 kpa (γ ± = 0,7075 (z rozšířeného Debeova-Hückelova vztahu)] Rovnovážné naětí článku, dsocační konstanta a H 05 E článku a dsocační konstanta kseln Určete rovnovážné naětí článku Pt H ( = 110 kpa) kselna salclová (c = 0,001 mol dm 3 ) KCl (nas.roztok) Hg Cl (s) Hg(l) ř telotě 5 C. Dsocační konstanta kseln salclové má hodnotu 1, (standardní stav nekonečné zředění, c st = 1 mol dm 3 ). Aktvtní koefcent ovažujte za rovn jedné. Redukční

3 otencál nascené kalomelové elektrod je E red, kalom = 0,438 V. Vodík se za daných odmínek chová jako deální ln. Standardní stav ro vodík je deální ln ř telotě soustav a st = 101,35 kpa. [E = 0,4343 V] 06 Výočet koncentrace elektroltu z K ds a E článku Jaká je koncentrace kseln octové v článku Ag(s) AgCl(s) KCl (c 1 = 0,01 mol dm 3 ) CH 3 COOH (c =?) chnhdron (s) Pt jehož rovnovážné naětí má ř telotě 5 C hodnotu 0,164 V? Dsocační konstanta kseln octové je 1, (standardní stav c st = 1 mol dm 3 ) a standardní redukční otencál mají hodnot E (Chnon Hdrochnon) = 0,699 V, E (AgCl Ag Cl ) = 0, V Př výočtu ředokládejte, že aktvt je možno nahradt koncentracem. [c = 0,0157 mol dm 3 ] 07 Výočet K ds z E článku Dsocační konstanta kseln dchloroctové bla měřena omocí článku Pt H ( = 119,4 kpa) CHCl COOH (c 1 = 0,015 mol dm 3 ) KCl (c = 0,1 mol dm 3 ) Hg Cl (s) Hg(l) Pro rovnovážné naětí tohoto článku bla ř telotě 5 C zjštěna hodnota E = 0,449 V. Určete dsocační konstantu kseln dchloroctové ro standardní stav nekonečné zředění, c st = 1 mol dm 3. Předokládejte, že aktvtní koefcent jsou rovn jedné. Redukční otencál kalomelové elektrod má ř telotě 5 C hodnotu E kal = 0,3338 V. Vodík se ř udaném tlaku chová jako deální ln (standardní stav st = 101,35 kpa). [K ds = 0,0547 ] 08 Výočet H z E článku Do zředěného roztoku kseln chlorovodíkové ve vodě bla ř telotě 15 C onořena vodíková elektroda (scená od tlakem vodíku 15 kpa; standardní stav st = 101,35 kpa) a roztok bl sojen solným můstkem s nascenou kalomelovou elektrodou (jejíž otencál má ř telotě 15 C hodnotu 0,503 V): Pt H ( = 15 kpa) HCl (a H+ =?) KCl (nas) Hg Cl (s) Hg(l) Rovnovážné naětí takto vznklého článku blo ř telotě 15 C rovno 0,39 V. Za ředokladu deálního chování vodíku určete H roztoku kseln chlorovodíkové. [H =,4 ] Článk s redox reakcí 09 Výočet otencálu redox elektrod Ve dm 3 vod blo rozuštěno 5,4 g chlordu železnatého a g chlordu železtého. Do tohoto roztoku bl ř telotě 5 C onořen latnový drátek. Za ředokladu, že aktvtní koefcent jsou jednotkové, vočítejte redukční otencál takto vznklého oločlánku. Standardní stav ro elektrolt: nekonečné zředění, c st = 1 mol dm 3. M Fe = 55,847 g mol 1, M Cl = 35,453 g mol 1, E (Fe 3+ Fe + ) = 0,771 V. [ E 3+ + = 0,7391 V ] Fe /Fe 3

4 Termodnamka reakce v článku 10 Rovnovážná konstanta ze standardních otencálů Jestlže do roztoku modré skalce onoříme železné hřebík, vlučuje se na nch kovová měď. Z následujících hodnot standardních elektrodových otencálů vberte otřebné údaje a vočítejte rovnovážnou konstantu této reakce ř telotě 5 C. E (Cu + Cu) = 0,337 V, E (Fe + Fe) = 0,441 V E (Cu + Cu + ) = 0,167 V E (Fe 3+ Fe + ) = +0,771 V E ( Cu S Cu S ) = 0,890 V E (FeS Fe S ) = 0,950 V 11 Rovnovážná konstanta ze standardních otencálů Vočítejte rovnovážnou konstantu reakce CuCl + SnCl = Cu + SnCl 4 [K =, ] ř telotě 5 C. Údaje otřebné k výočtu s vberte z uvedených hodnot standardních elektrochemckých otencálů: E (Cu + Cu) = 0,337 V E (Sn + Sn) = 0,140 V E (CuCl Cu Cl ) = +0,137 V E (Cu + Cu) = 0,51 V E (Sn 4+ Sn + ) = +0,150 V E (Cl Cl ) = +1,360 V [K =, ] 1 Termodnamka reakce v článku Standardní rovnovážné naětí článku Ag(s) AgI(s) AgI (nas.roztok) Hg I (s) Hg(l) je lneární funkcí telot. Př telotě 5 C má hodnotu 0,198 V a ř telotě 40 C hodnotu 0,1956 V. Vočítejte slučovací ental Hg I ř telotě 5 o C. Slučovací entale AgI ř této telotě je 6,38 kj mol 1. [ sl H (Hg I ) = 98,3 kj mol 1 ] 13 Termodnamka reakce v článku Telotní závslost standardního rovnovážného naětí článku, sestaveného z kovových vodčů nkl a měď, onořených do roztoku obsahujícího chlord měďnatý a nkelnatý, dána vztahem 8 85, 5 E ( T ) = 05999, 4034, 10 T [V,K]. T Uveďte reakc, která v článku robíhá a vočítejte její reakční ental ř telotě 310 K. Další data, otřebná k výočtu, s vberte z uvedených údajů: E (CuCl/Cu/Cl ) = +0,137 V E (N(OH) /N/OH ) = 0,70 V E (Cu + Cu) = + 0,337 V E (N + N) = 0,50 V E (Cl /Cl ) = 1,36 V E (O /OH ) = +0,401 V [CuCl + N = Cu + NCl (E = E (Cu + Cu) E (N + N) > 0), r H $ = 115,45 kj mol 1 ] 14 Součn rozustnost ze standardních otencálů Vočítejte součn rozustnost AgSCN ř telotě 5 C. K výočtu s zvolte vhodná data z následujících údajů: E (Ag + Ag) = 0,799 V E (AgCN Ag, CN ) = 0,017 V E (AgSCN Ag, SCN ) = 0,095 V E (AgCl Ag, Cl ) = + 0, V [K AgSCN = 1, ] 4

5 15 Standardní otencál ze součnu rozustnost Rozustnost bromdu olovnatého ve vodě ř telotě 5 C je 3,8 g v 1 dm 3 roztoku (M = 367 g mol 1 ). Standardní redukční otencál elektrod Pb + Pb má hodnotu 0,16 V. Za ředokladu, že aktvtní koefcent jsou rovn jedné, vočítejte z těchto údajů standardní redukční otencál elektrod druhého druhu PbBr Pb Br. [E (PbBr Pb Br ) = 0,84 V] 16 Součn rozustnost z E článku Pro stanovení součnu rozustnost málo rozustného chlordu MeCl ve vodě bl sestaven článek Me(s) MeCl (s) MeCl (nas.roztok) Cl ( = 130 kpa) Pt. Př telotě C mělo rovnovážné naětí tohoto článku hodnotu 1,174 V. Určete součn rozustnost MeCl víte-l, že standardní redukční otencál mají ř uvedené telotě hodnot: E (Me + Me) = +0,56 V, E (Cl Cl ) = 1,358 V Předokládejte deální chování chloru (standardní stav deální ln ř telotě soustav a st = 101,35 kpa). [K MeCl = 1, ] 17 Rovnovážné naětí článku z termodnamckých velčn Střední hodnota změn entroe ř vznku jednoho molu evného AgCl z rvků ve standardních stavech v telotním rozmezí 5 40 C je sl S $ (AgCl, s) = 57,9 J mol 1 K 1. Vočítejte standardní naětí a rovnovážné naětí ř telotách 5 a 40 C u článku Ag(s) AgCl (s) KCl (c = 0,1 mol dm 3 ) Cl ( = 50 kpa) Pt Předokládejte deální stavové chování chloru (standardní stav deální ln ř telotě soustav a st = 101,35 kpa). Z uvedených hodnot standardních elektrochemckých otencálů ř 5 C s vberte t které otřebujete k výočtu. E (AgCl Ag Cl ) = 0, V, E (K + /K) =,95 V E (Ag + Ag) = +0,799 V E (Cl Cl ) = +1,36 V [E (5) = 1,138 V, E(5) = 1,1496 V ; E (40) = 1,147 V, E(40) = 1,1586 V] 5