Домашнее задание 1 1. Используя величину свободной энергии

Домашнее задание 1
1. Используя величину свободной энергии гидратации (-157 кДж/моль), определите
радиус гидратированного электрона по Борну. Сравните эту величину с радиусом,
определенным из диффузионной кинетики (0.25 нм). Каковы возможные причины
различия? Сравните радиус e-(aq) с радиусами галогенид-анионов.
2. Во сколько раз отличаются удельные электропроводности водных растворов,
содержащих 10-3 М и 10-7 М масляной (бутановой) кислоты, при температуре 25 оС?
3. При добавлении к 0.0005 М раствору хлорной кислоты 0.1 М NaX pH раствора
увеличился на 0.118. Температура раствора 40 оС. Предположите природу аниона Х,
используя таблицы ионных радиусов.
4. Потенциал кадмиевого электрода в растворе 0,01М хлорида кадмия, измеренный при
25 оС относительно какого-то электрода сравнения равен -0,668 В. Что это за электрод
сравнения и насколько изменится потенциал кадмиевого электрода после добавления в
раствор 0.1 М цианида натрия.
5. Есть 1 литр раствора 1.1-электролита «А». После увеличения концентрации «А» на 20
мМ концентрация катионов в растворе удвоилась. Затем концентрацию «А» увеличили
еще на 75 мМ, и концентрация катионов снова удвоилась. Найдите концентрацию
исходного раствора, константу диссоциации электролита и степень диссоциации «А»
для всех трех растворов. Используя любые справочные данные, предложите реальный
электролит, который фигурирует здесь под псевдонимом «А».
6. Энергия сольватации (а значит и константа диссоциации, и растворимость) ионных
соединений сильно зависит от величины статической диэлектрической проницаемости
растворителя ε. Используя модель Борна, оцените, для каких величин ε присутствие Na+
в насыщенном растворе NaCl не будет определяться аналитически методом с
чувствительностью 10-5 М? Т=298 К, константа Маделунга А = 1,75, коэффициент
упругости 7.5. Радиусы ионов принять равными 0.095 и 0.180 нм.
7. Найдите эквивалентные электропроводности раствора 0,01 M LiCl в воде и метаноле
при температуре 298 К. Предельное значение эквивалентной электропроводности в
воде – 1,15⋅10-2, в метаноле – 9,1⋅10-3 См⋅м2/г-экв.
8. Зная величину стандартного потенциала гидратированного электрона относительно
НВЭ (E0 = -2.87 В) составьте термодинамический цикл, который позволил бы оценить
величину стандартной свободной энергии гидратации атома водорода (Н). Используйте
следующие дополнительные данные:
1) Для процесса H(aq) + OH-(aq) ↔ e-(aq) + H2O константы скорости прямой и
обратной реакции составляют 1.8x107 и 16 М-1 с-1, соответственно.
2) Для реакции ½ H2(gas) Æ H(gas) величина ∆G0 = +203.5 кДж/ моль.
9. Стандартные потенциалы редокс-систем Pb2+/Pb и PbSO4/Pb, SO42- составляют при
температуре 298 К -0.126 и -0.355 В соответственно. Найти произведение растворимости
PbSO4.
10. Рассчитайте квазиравновесную разность потенциалов между растворами А (0.1M HCl)
и В (1 мМ HCl), разделенными: (i) макропористой мембраной, (ii) солевым мостиком с
насыщенным раствором KCl. Предполагайте, что числа переноса не зависят от
концентрации.
11. Коэффициент диффузии иона [(C4H9)4N]+ при бесконечном разбавлении в
диметилсульфоксиде при температуре 25°С равен 2.8·10-10 м2/c. Вычислить предельную
эквивалентную электропроводность, электрическую подвижность и стоксовский радиус
этого иона при бесконечном разбавлении в ацетонитриле.
12. Удельная электропроводность раствора муравьиной кислоты при концентрации 0.015
моль/л и температуре 298 К равна 6.1*10-2 См/м. Рассчитайте степень диссоциации, pH
раствора и константу диссоциации кислоты, если предельные подвижности ионов
водорода и формиата равны 349.8*10-4 и 54.6*10-4 См*м2/моль соответственно.