Типы гальванических элементов.

По двум признакам: 1) По характеру суммарного процесса, лежащего в основе работы электрода: а) Химические цепи б) Концентрационные цепи 2) По наличию/отсутствию диффузионных (жидкостных) потенциалов: а) Цепи с переносом б) Цепи без переноса. Хим. цепи: Источником энергии является химическая окислительно-восстановительная реакция. Хим цепи бывают: а) с двумя элементами (Элемент Даниэля – Якоби (9 вопрос)). (-) Zn|ZnSO₄||CuSO₄|Cu (+). А: Zn – 2e = Zn²⁺, K: Cu²⁺ + 2e = Cu.. б) с одним элементом: 1) На одном электроде идет реакция с участием катиона элемента, а на другом – с участием аниона элемента. (-) Zn|ZnCL₂|Hg₂CL₂|Hg (+). 2) На обоих электродах протекает реакция с участием аниона: (-) Pt,CL₂|HCL|Hg₂CL₂,Hg (+). Концентрационные цепи: Оба электрода одинаковые по природе, но находятся в растворах с разной концентрацией ионов. Эл энергия получается за счет выравнивания концентрации в приэлектродных слоях. Концентрационные цепи без переноса: 1) С одинаковыми электродами и двумя одинаковыми по природе, но разными по концентрации растворами, причем между ними отсутствует непосредственное соприкосновение. Например, (-) Zn|ZnCL₂ (Одна активность)|Hg₂CL₂,Hg, Hg₂CL₂|ZnCL₂ (другая активность)|Zn. 2) С диэлектриками из двух сплавов амальгам, одинаковых по природе, но разных по концентрациям растворенного вещества в ртути с одним элементом. (-) Cd (активность 1), Hg|CdSO₄, раствор| Cd (активность 2), Hg (+). 3) С газовыми элементами, одинаковыми по природе, но с разными давлениями газов (с одним элементом). (-)Pt, H₂|HCL, раствор|H₂,Pt (+). Концентрационные цепи с переносом: Это элементы с одинаковыми элементами и двумя одинаковыми по природе, но разными по концентрации растворами элементов, причем, между растворами присутствует непосредственное соприкосновение, которое обеспечивается обычно при помощи пористой перегородки. Особенностью такого рода цепей является: 1) Наличие на границе раствор – раствор диффузионного потенциала Е_Д. Его возникновение связано с разной скоростью движения катионов и анионов в растворе. Если число переноса катиона меньше числа переноса аниона, то Е_Д >0 и реальная ЭДС такой цепи больше измеряемой на Е_Д­ , и наоборот… Наличие Е_Д искажает сведение об ЭДС цепи. Поэтому стремятся сделать Е­_Д = 0. Это возможно, если на границе раствор – раствор поместить соляной мостик, заполненный раствором КCL, т.к. Число переноса К = число переноса CL, следовательно Е_Д = 0.

2.Кинетика газофазных мономолекулярных реакций. А = продукты реакции. Эти реакции трудно объяснить, так как молекулы активируются в результате столкновения между собой, в которых должны участвовать как минимум две частицы. Но реакция является мономолекулярной. Кажущееся противоречие объясняется тем, что между активацией молекул и химической реакцией проходит некоторое время. В течение которого активные молекулы могут превратиться в продукты реакции или дезактивироваться. Стадии протекания мономолекулярных реакций: а) активация. А+А = А* + А., где А* - активные молекулы. υ – скорость реакции равна k_a * С_А². б) Химическая реакция. А* = продукты. υ = k_р * С_А^*. в) Дезактивация. А* + А = (К_Д) = А+А. υ_Д = К_Д*С_А^**С_А. Общая скорость процесса: k_a*C_А² = К_р*С_Р^* + К_Д*С_А^* *С_А. Суммарная k = k_ak_p / (k_Д*C_А + k_p). k – общая константа скорости реакции. 1/k = k_Д/k_ak_p + C/k_a – зависимость от концентрации. С = Р/RT. 1/k = 1/k_∞ + Р/const – зависимость от давления. k_∞ = k_a*k_p/k_Д. При низком давлении Р k_p >> k_Д. При высоком давлении Р наоборот.

1. Определите средний ионный коэффициент активности FeCl₃ в растворе, содержащем 0,001 моль FeCl₃ и 0,005 моль H₂SO₄ в 1000 г воды, воспользовавшись предельным законом Дебая-Гюккеля.

Дано: m(FeCl₃)= 0,001 моль; m(H₂SO₄)=0,005 моль; m(H2O)=1000г; Найти γ±-? Решение: lg γ±=-0,509(z+∙z-)∙√I; I=1/2 Σ mi∙zi²=1/2 (m(Fe3+)∙3² + 3∙m(Cl-)∙1² + 2∙m(H+)∙1²+m(SO4 2-)∙2²)=1/2 (0,001∙9+3∙0,001+2∙0,005+0,005∙4)=0,021; Для FeCl. lg γ±=-0,509(3∙1)∙√0,021; lg γ±=-0,295; γ±=0,507.

2. При одинаковых концентрациях реагирующих веществ скорость реакции при 305 К в 2 раза выше, чем при 295 К. Вычислить энергию активации.

Дано: T1=295К; T2=305К; k2/k1=2 Найти Ea-? Решение: Ea=RT1T2∙ln k2/k1 / T2-T1=8,314∙295∙305∙ln2 / 305-295=51851 Дж/моль.

БИЛЕТ 20.

1.Вывод закона Рауля для идеальных и разбавленных растворов. Если вещество нелетучее, то его давление над ним можно не учитывать. 1) Идеальные растворы. Рассмотрим равновесие i-го компонента, находящегося одновременно в растворе и в пару. dμ_i = dμ_i (штрих). Пусть раствор ведет себя как идеальный, а пар – идеальный газ. μ_i = μ_i⁰ + RTlnP_i, μ_i (штрих) = μ_i⁰ (штрих) + RTlnN_i Продифференцируем при постоянной температуре. После преобразования получим P_i = P_i⁰*N_i – закон Рауля для идеальных растворов. В идеальном растворе этому закону подчиняется как растворитель, так и растворенные вещества. РЕАЛЬНЫЕ И РЕГУЛЯРНЫЕ РАСТВОРЫ. ПОЛОЖИТЕЛЬНЫЕ И ОТРИЦАТЕЛЬНЫЕ ОТКЛОНЕНИЯ ОТ ЗАКОНА РАУЛЯ.

(Диаграммы состояния: состав-давление или состав-Т, на которых одновременно отражается состав и пара, и раствора). x_i – состав раствора, y_i – состав пара. Различают 3 типа таких диаграмм: 1) Диаграммы для идеальных растворов. (см.рис). Компоненты в таких растворах сходны по полярности и по строению молекул. Силы взаимодействия между разнородными и однородными молекулами одинаковы: F_1-1 = F_2-2 = F_1-2. В таких растворах состав пара и состав раствора взаимосвязаны. Докажем это: а) по закону Дальтона P₁ = y₁*P, P₂ = y₂*P. Б) по закону Рауля: P₁ = x₁*P₁⁰, P₂ = x₂*P₂⁰. Тогда: 1-ый закон Коновалова для идеальных смесей: (1-у₂)/у₂ = Р₁⁰ (1-х₂)/х₂*Р₂⁰. 2)Диаграммы с положительными отклонениями от закона Рауля. (см.рис). . Силы взаимодействия между разнородными молекулами меньше, чем однородными: F_1-1>F_1-2<F_2-2. В растворе наблюдается распад ассоц-х молекул, при этом число частиц в растворе больше, чем сумма частиц от 1-ого и 2-ого компонентов. Образование такого раствора идет с увеличением объема и поглощением теплоты. 3)Диаграммы с отрицательными отклонениями от закона Рауля. (см.рис). . Силы взаимодействия между разнородными молекулами больше, чем между однородными: F_1-1<F_1-2>F_2-2. Образование такого раствора идет с уменьшением объема и выделением теплоты.

Дата добавления: 2015-07-20