Электропроводность растворов электролитов

1. Рассчитайте удельную электропроводность чистой воды при температуре 298 К, если ионное произведение воды при этой температуре равно 10^–14.

(Ответ: 5,5· 10^–6 См/м)

2. Выполните расчеты и заполните таблицу:

Формула электролита	Молярность, моль/дм3	Молярная электропроводность, См·см2/моль	Удельная электропроводность, См/см
АgNO3	0,005		6,36·10–4
KCl		146,95	1,47·10–4
NaI	0,01	119,24
CH3COOH	0,005	20,0
КОН		234	2,34·10–4

 

3. Рассчитайте коэффициент электропроводности (f) и эквивалентную электропроводность (l) 0,001 моль/дм³ водного раствора KCl, если известно, что l_∞ = 149,85 См ×см²/моль, коэффициенты A_э и B_р в уравнении Онзагера составляют соответственно 60,19 и 0,2289.

(Ответ: f = 0,98; l = 146,85 См×см ²/моль)

4. Сопротивление раствора KCl концентрации 0,02 моль/дм³ состав- ляет 82,0 Ом, а сопротивление раствора K₂SO₄, концентрации 0,0025 моль/дм³ в том же сосуде равно 650 Ом. Определить постоянную сосуда (К) и молярную электропроводность раствора сульфата калия, если известно, что удельная электропроводность раствора KCl составляет 2,768×10^–3 См/см

(Ответ: К = 0,229; l = 137 См×см ²/моль).

5. Два одинаковые электрода, имеющих площадь поверхности по 5 м² каждый, погружены в раствор уксусной кислоты концентрация которого составляет 0,01 моль/дм³, температура = 18^оС. Электроды расположены параллельно друг другу, расстояние между ними составляет 10 см. Рассчитайте удельную (κ) и эквивалентную (λ) электропроводность раствора уксусной кислоты, если при напряжении 70 В через ячейку протекает ток силой 0,005 А.

(Ответ: κ = 1,428 × 10^–4 См/см; l = 14,3 См ×см²/моль).

6. Молярная электропроводность (l) раствора HI при 18°С и бесконечном разбавлении равна 381,5 См×см²/моль; удельная электропроводность (κ) 0,405 моль/дм³ раствора составляет 0,1332 См/см. Определить коэффициент алектропроводности электролита в растворе

 (Ответ: 0,8618).

7. При 18°С в условиях бесконечного разбавления абсолютная скорость иона Ag ⁺ равна 5,77 × 10^–4 см/с, а иона NO₃ ^– – 6,30 × 10^{– 4} см/с. Удельная электропроводность 0,1 моль/дм³ раствора AgNO₃ при этой температуре равна 9,47×10^–3 См/см. Вычислите коэффициент электропроводности раствора (f).

(Ответ: f = 0,813).

8. При 25°С удельная электропроводность раствора масляной кислоты при разведении 64 дм³/моль составляет 1,812×10^–4 См/см. Эквивалентная электропроводность этой кислоты при бесконечном разведении составляет 380 См×см²/моль. Рассчитайте степень диссоциации, pH раствора и константу диссоциации кислоты.

(Ответ: a=3,05 %; К_д = 1,5×10^-5; рН = 3,32).

9. В кондуктометрическую ячейку налили раствор сульфата натрия и измерили его сопротивление. Рассчитайте удельную электропроводность раствора, если площадь электродов в ячейке составляла 5,38 см², расстояние между электродами – 0,82 см, полученное значение сопротивления – 2,86 Ом.

(Ответ: 0,05328 См/см).

10. Абсолютные скорости ионов Ag⁺ и Cl^– в бесконечно разбавленных растворах соответственно равны 5,7∙10^-4 и 6,9∙10^-4 см²/(с∙В). Рассчитайте молярную электропроводность бесконечно разбавленного раствора хлорида серебра.

(Ответ: 121,58 См·см²/моль).

11. Константа диссоциации монохлоруксусной кислоты при 25°С равна 1,55 × 10^–3, а ее молярная электропроводность при разведении 32 дм³/моль составляет 77,2 См·см²/моль. Рассчитайте значение молярной электропроводности хлоруксусной кислоты при бесконечном разбавлении. (Расчет a выполняйте через решение квадратного уравнения).

(Ответ: 387,4 См×см²/моль)

11. Удельная электропроводность насыщенного раствора хлорида серебра при 18^оС составляет 1,259 См/см. Рассчитайте массу хлорида серебра, содержащуюся в 1 дм³ этого раствора, если подвижности ионов Ag⁺ и Cl^– соответственно равны 54,4 и 65,5 См×см ²/моль.

 (Ответ: 1,5×10 ^–3 г).

12. Молярная электропроводность 0,01моль/дм³ раствора иодида натрия (25^оС) составляет 119,24 См·см²/моль. Рассчитайте удельную электропроводность этого раствора.

 (Ответ: 1,192·10^-3 См/см).

13. Предельные ионные электропроводности ионов К⁺ и Сl^– в водных растворах при температуре 25^оС при бесконечном разбавлении соответственно равны 73,55 и 76,30 См·см²/моль. Рассчитайте коэффициент электропроводности 0,01 моль/дм³ раствора хлорида калия при этой же температуре, если известно, что молярная электропроводность такого раствора составляет 141,4 См·см²/моль.

(Ответ: 0,94).

14. Рассчитайте удельную и молярную электропроводность 0,01 моль/дм³ раствора NaI, если сопротивление этого раствора в кондуктометрической ячейке при 25^оС составляет 754,78 Ом. Измерение сопротивления в ячейке выполнялось с помощью двух параллельно расположенных платиновых электродов площадью 2 см² каждый, расположенных на расстоянии 1,8 см друг от друга.

(Ответ: 1,19·10^–3См/см; 119,24 См·см²/моль).

Числа переноса

1. В электрохимическую ячейку с платиновыми электродами и последовательно присоединенным медным кулонометром налили раствор соляной кислоты, концентрация которого составляла 0,1 моль/дм³. За время электролиза на катоде кулонометра осадилось 34,2·10^–3 г меди. Из прианодного пространства было отобрано 50 cм³ раствора и установлено, что концентрация HCl в этом растворе составляет 0,0821 моль/дм³. Рассчитайте числа переноса ионов H ⁺ и Cl ^– и концентрацию HCl в 50 см³ прикатодного раствора после окончания электролиза.

(Ответ: t₊= 0,832; t = 0,168; 0,0964 моь/дм³).

2. Через раствор сульфата меди пропускали ток силой 0,15 A, в течение 30 минут. Сколько ионов Cu²⁺ пройдет через поперечное сечение электролита, если число переноса ионов Cu²⁺ равно 0,4. 

(Ответ: 3,37 × 10²⁰).

3. В растворе NH₄Cl число переноса Cl ^– равно 0,491. Найти абсолютную скорость и подвижность катиона в бесконечно разбавленном растворе, если эквивалентная электропроводность раствора при бесконечном разведении составляет 149 См×см/моль.

 (Ответ: 7,86×10^–4 см²/В×с; 75,841См×см/моль).

4. При электролизе раствора AgNO₃ на катоде выделилось 1,150 г серебра, а в прикатодном пространстве содержание серебра уменьшилось на 0,605 г. Определить числа переноса ионов Ag⁺ и NO₃^–.

(Ответ: t (Ag⁺) = 0,474; t (Cl^–) = 0,526)

5. Определите число переноса ионов K⁺ при электролизе 0,05 моль/дм³ раствор KOH, если за время электролиза в медном кулонометре выделилось 47,7 мг меди, а концентрация KOH в отобранной для анализа пробе раствора из прианодного пространства составила 0,0456 моль/дм³. Масса пробы – 80 г. 

(Ответ: t (К⁺) = 0,234).

6. В узкой вертикальной трубке находится раствор ацетата натрия (С=15·10^-3 моль/дм³). Над слоем раствора ацетата натрия находится раствор перманганата натрия (С=9,524·10^-3 моль/дм³). При пропускании через растворы тока силой 2·10^-3 А в течении 216 с линия границы между растворами сместилась вниз. Объем раствора, заключенный между положением границы раздела растворов в начале и конце эксперимента составляет 0,257 см³. Рассчитайте число переноса ионов Na⁺ в растворе перманганата натрия.

(Ответ: t₊ = 0,547).

7. В узкой вертикальной трубке находится раствор хлорида лития (С=73·10^-3 моль/дм³). Над слоем этого раствора находится раствор хлорида кадмия (С=33,27·10^-3 моль/дм³). При пропускании через растворы тока силой 5,594·10^-3 А в течении 997 с линия границы между растворами сместилась вниз. Объем раствора, заключенный между положением границы раздела растворов в начале и конце эксперимента составляет 1,002 см³. Рассчитайте число переноса ионов Cd²⁺.

(Ответ: t₊ = 0,5768).

8. Числа переноса ионов в 0,9992 моль/дм³ растворе KCl определялись методом движущейся границы с индикаторным 0,80 моль(экв)/дм³ раствором BaCl₂. При пропускании тока силой 0,015 А в течение 32 минут граница раздела растворов сместилась на 0,148 см³. Рассчитайте число переноса ионов калия.

(Ответ: t(К⁺) = 0,49).

9. При определении чисел переноса методом Гитторфа раствор соляной кислоты был подвергнут электролизу в приборе с платиновыми электродами. После окончания электролиза содержание хлорид-ионов в катодном пространстве уменьшилось в 0,177 до 0,163 моль. Масса серебра, выделившегося за время электролиза в серебряном кулонометре составила 248,4 мг серебра. Рассчитайте числа переноса ионов Н₃О⁺ и Сl^–?

(Ответ: t₊ = 0,83; t_-= 0,17)

10. Какую долю общего тока переносят ионы Li⁺ в водном растворе бромида лития при 298 К, если предельная подвижность ионов Li⁺ составляет 36,68, а ионов Br^– 78,14?

(Ответ: 0,319)

2.5. Контрольные вопросы

1. В чем отличие между проводниками первого и второго рода?

2. Чем обусловлена электропроводность растворов и расплавов электролитов?

3. Что такое плотность тока?

4. Что такое диэлектрики?

5. Сформулируйте закон Ома для участка цепи.

6. В каких единцах измеряется электропроводность?

7. Какова связь между электропроводностью и сопротивление растворов?

8. Что такое удельная электропроводность?

9. Что такое молярная электропроводность?

10. Чем обусловлено введение понятия эквивалентной электропроводности?

11. Какие факторы оказывают влияние на электропроводность растворов?

12. Какова зависимость удельной электропроводности сильных и слабых электролитов от концентрации раствора?

13. Что такое предельная молярная электропроводность?

14.  Чем обусловлена электропроводность воды?

15. Какое влияние оказывает температура на электропроводность воды?

16. Что такое подвижность ионов?

17. Какова зависимость подвижности ионов от температуры и концентрации раствора электролита?

18.  Что такое числа переноса?

19. Сформулируйте закон независимого движения ионов.

20. Какие факторы оказывают влияние на подвижность ионов?

21. Что такое коэффициент электропроводности?

22. Что такое постоянная ячейки?

23. Каким образом можно определить постоянную ячейки

24. В чем суть теории электрической проводимости Онзагера?

25.  Чем обусловлен электрофоретический эффект торможения ионов в электрическом поле?

26.  Чем обусловлен релаксационный эффект торможения ионов в электрическом поле?

27.  В чем проявляются эффекты Вина и Дебая-Фалькенгагена?

28.  Что такое предельная подвижность ионов?

29. Объясните эстафетный механизм перемещения заряда.

30. Какова связь между электропроводностью и константой диссоциации?

31. На чем основано кондуктометрическое титрование?

32. Каковы особенности электропроводности неводных растворов электролитов?

33. Какое влияние на электропроводность оказывает диэлектрическая проницаемость растворителя?

34. Сформулируйте правило Вальдена.

35. Каковы особенности растворов, содержащих сольватированные электроны?

36.  Каково влияние температуры на электропроводность расплавов?

37. В чем проявляется явление стеклования?

38. Что такое твердые электролиты?

39. Чем обусловлена электропроводность твердых электролитов?

40. Какие проводники называются суперионными?