Особенности сооружения опор в сложных условиях: Сооружение ВЛ в районах с суровыми климатическими и тяжелыми геологическими условиями...
Типы сооружений для обработки осадков: Септиками называются сооружения, в которых одновременно происходят осветление сточной жидкости...
Топ:
Установка замедленного коксования: Чем выше температура и ниже давление, тем место разрыва углеродной цепи всё больше смещается к её концу и значительно возрастает...
Устройство и оснащение процедурного кабинета: Решающая роль в обеспечении правильного лечения пациентов отводится процедурной медсестре...
Методика измерений сопротивления растеканию тока анодного заземления: Анодный заземлитель (анод) – проводник, погруженный в электролитическую среду (грунт, раствор электролита) и подключенный к положительному...
Интересное:
Принципы управления денежными потоками: одним из методов контроля за состоянием денежной наличности является...
Искусственное повышение поверхности территории: Варианты искусственного повышения поверхности территории необходимо выбирать на основе анализа следующих характеристик защищаемой территории...
Уполаживание и террасирование склонов: Если глубина оврага более 5 м необходимо устройство берм. Варианты использования оврагов для градостроительных целей...
Дисциплины:
2022-11-14 | 28 |
5.00
из
|
Заказать работу |
Электропроводность – величина, обратная сопротивлению. Она характеризует способность вещества проводить электрический ток. Единица измерения Ом-1 или См (сименс).
Удельная электропроводность(χ) – это электропроводность слоя раствора длиной 1 см и сечением 1 см2. Размерность См·см-1.
Эквивалентная электропроводность(λ) – это электропроводность такого объема раствора, в котором содержится 1 моль-экв. раствореннного вещества; если расстояние между электродами 1 см, то размерность будет См·см2·моль-экв-1.
Разбавление(V) – величина, обратная концентрации;это объем раствора в л (или мл), который содержит 1 моль-экв. растворенного вещества:
.
Между χ и λ существует зависимость:
,
где СН – нормальность раствора, моль-экв./л.
По мере разбавления значение λ стремится к определенному предельному значению , которая зависит только от эквивалентных электропроводностей катиона и аниона :
.
По отношению λ к для слабых электролитов можно определить степень диссоциации a:
.
Зная степень диссоциации, по закону разбавления Оствальда можно вычислить константу диссоциации (Кд) слабого электролита:
.
Если раствор данного вещества подчиняется закону разбавления Оствальда, то вычисленная по последнему уравнению константа диссоциации должна совпадать со значениями Кд, приведенными в литературе.
Подвижность иона водорода 350 См·см2·моль-экв-1. Поэтому подвижность анионов кислот (таблица 4.1), вычисляют по формуле
.
Подвижность гидроксид иона 198 См·см2·моль-экв-1. Поэтому подвижность катионов оснований (таблица 4.1), вычисляют по формуле
.
Абсолютные скорости ионов определяют исходя из их подвижности:
,
где F= 96500 Кл·моль-экв.-1 – число Фарадея; Uион – абсолютная скорость движения иона, см2·В-1·с-1.
Поскольку у аниона и катиона абсолютные скорости разные, то и доля участия их в общем процессе переноса заряда будет разная. Это можно оценить по значению числа переноса катиона и аниона:
и ,
где - подвижности катиона и аниона; - числа переноса катиона и аниона.
Гальванические элементы
Гальванический элемент – это устройство, которое преобразует энергию окислительно-восстановительной химической реакции в электрическую энергию. В гальваническом элементе один из электродов является катодом, а другой – анодом.
Катод – электрод, на котором происходит реакция восстановления, а анод – на котором происходит реакция окисления.
Электродные потенциалы вычисляют по уравнению Нернста:
- для электродов 1-го рода
,
где Е0 – стандартный электродный потенциал (таблица 4.1); п – число электронов, участвующих в элементарной электродной реакции; Скатион - молярная концентрация ионов металла в растворе.
Для водородного электрода (H+ + e = 1/2H2) уравнение Нернста имеет вид:
,
где - относительное парциальное давление водорода (величина безразмерная), - парциальное давление водорода, Па
Для кислородного электрода (1/2O2 +H2O + 2 e = 2OH-) уравнение Нернста имеет вид:
,
где - относительное парциальное давление кислорода (величина безразмерная), - парциальное давление кислорода, Па
- для электродов 2-го рода
,
где Санион – молярная концентрация анионов труднорастворимой соли электрода 2-го рода в растворе.
Электродвижущую силу гальванического элемента (э.д.с.) определяют как разницу электродных потенциалов
,
где Е2 – электродный потенциал катода, Е1 – электродный потенциал анода.
Уравнение токообразующей реакции гальванического элемента записывают как сумму электродных реакций. Например для гальванического элемента Якоби-Даниеля
Zn|ZnSO4||CuSO4|Cu
токообразующей является реакция
Zn + CuSO4 = ZnSO4 + Cu,
которая получается после суммирования уравнений электродных процессов:
катод: Cu2+ + 2 = Cu0
анод: Zn0 - 2 = Zn2+
-------------------------------------
Zn + Cu2+ = Zn2+ + Cu
Последнее уравнение является сокращенным ионным уравнением токообразующей реакции.
Изменение свободной энергии Гиббса в токообразующей реакции связано с э.д.с. гальванического элемента уравнением
,
где - изменение свободной энергии Гиббса, Дж/моль-экв; п – число электронов, участвующих в токообразующей реакции; - э.д.с., В; F – число Фарадея.
Литература: [1], c. 234 – 259; [2], c. 112 – 118, 125 – 129.
Таблица 1.4.1 Стандартные электродные потенциалы при 250С
Электрод | Электродная реакция | Е0, В |
Li+|Li Mg2+|Mg Al3+|Al Mn2+|Mn Zn2+|Zn Fe2+|Fe Ni2+|Ni H+|H2,Pt Br-|AgBr,Ag Cl-|AgCl,Ag Cu2+|Cu OH-|O2,Pt Ag+|Ag Br-|Br2,Pt Cl-|Cl2,Pt | Li+ + e =Li Mg2+ +2 e = Mg Al3+ + 3 e = Al Mn2+ + 2 e = Mn Zn2+ + 2 e = Zn Fe2+ + 2 e = Fe Ni2+ + 2 e = Ni H+ + e = 1/2H2 AgBr + e = Ag + Br- AgCl + e = Ag + Cl- Cu2+ + 2 e = Cu 1/2O2 +H2O + 2 e = 2OH- Ag+ + e = Ag Br2 + 2 e = 2 Br- Cl2 + 2 e = 2Cl- | - 3,045 - 2,363 - 1,662 - 1,180 -0,763 - 0,440 - 0,250 0,000 + 0,073 + 0,222 + 0,337 + 0,401 + 0,799 + 1,065 + 1,360 |
Задание 1.4.1. Электропроводность растворов
Используя данные таблицы 4.2 о свойствах раствора вещества в воде, решите следующие задачи:
1) постройте графики зависимости удельной и эквивалентной электропроводности раствора вещества от разбавления V;
2) проверьте, подчиняется ли раствор вещества А в воде закону разбавления Оствальда.
3) вычислите абсолютные скорости и числа переноса аниона и катиона при бесконечном разбавлении.
Задание 1.4.2. Гальванический элемент
Для данного гальванического элемента (таблица 4.3):
1) определите анод и катод;
2) напишите уравнения процессов, протекающих на аноде и катоде в работающем гальваническом элементе. Запишите уравнение токообразующей реакции;
3) принимая концентрацию ионов у катода 10-2 моль/л и анода
10-3 моль/л, парциальные давления газов р = 1 атм, рассчитайте электродвижущую силу гальванического элемента и энергию Гиббса токообразующего процесса в данном гальваническом элементе.
Таблица 1.4.3 Варианты к заданию 1.4.2
Номер варианта | Гальваническая пара | Номер варианта | Гальваническая пара |
1 | H2,Pt|H+ || Zn2+|Zn | 10 | Ni|Ni2+ || Fe2+|Fe |
2 | Ni|Ni2+ || Zn2+|Zn | 11 | Ag|Ag+ || Zn2+|Zn |
3 | H2,Pt|H+ || Cl-|AgCl,Ag | 12 | H2,Pt|H+ || Cu2+|Cu |
4 | Ni|Ni2+ || Mg2+|Mg | 13 | Ag|Ag+ || H+|H2,Pt |
5 | O2,Pt|OH-|| Mg2+|Mg | 14 | Li|Li+ || Cl-|Cl2,Pt |
6 | Al|Al3+ || OH-|O2,Pt | 15 | Mg2+|Mg || OH-|O2,Pt |
7 | Br2,Pt|Br- || Zn2+|Zn | 16 | Li|Li+ || H+|H2,Pt |
8 | H2,Pt|H+ || Cl-|Cl2,Pt | 17 | Mn|Mn2+ || Zn2+|Zn |
9 | Ag,AgBr|Br- || Cl-|Cl2,Pt | 18 | Cu|Cu2+|| Mg2+|Mg |
Таблица 1.4.2 Зависимость удельного сопротивления раствора вещества (Ом·см) от концентрации при Т= 298 К (Варианты к заданию 1.4.1)
Вариан-ты | 1, 10 | 2, 11 | 3, 12 | 4, 13 | 5, 14 | 6, 15 | 7, 16 | 8, 17 | 9, 18 |
С, моль/л | HCN | HNO2 | HOCl | HCOOH | CH3COOH | (CH3)2AsOOH | C6H5OH | C6H5COOH | NH4OH |
0,1 | 3,1·105 | 432 | 9,27·104 | 606 | 1960 | 1,31·104 | 7,45·105 | 975 | 255 |
0,05 | 4,37·105 | 570 | 1,39·105 | 891 | 2760 | 1,80·104 | 1,08·106 | 1410 | 1030 |
0,03 | 5,84·105 | 750 | 1,81·105 | 1030 | 3480 | 2,35·104 | 1,45·106 | 1850 | 1450 |
0,01 | 10,1·105 | 1340 | 3,12·105 | 1820 | 6100 | 4,02·104 | 2,35·106 | 3140 | 2580 |
0,005 | 14,3·105 | 2040 | 4,56·105 | 2590 | 8700 | 5,82·104 | 3,27·106 | 4880 | 10000 |
0,003 | 18,3·105 | 2680 | 5,56·105 | 3580 | 10300 | 7,96·104 | 4,15·106 | 5790 | 14300 |
0,001 | 31,9·105 | 5270 | 1,0·106 | 6850 | 18500 | 1,31·105 | 7,46·106 | 10040 | 25100 |
Кд | 6,6·10-10 | 4,6·10-4 | 5·10-8 | 1,8·10-4 | 1,63·10-5 | 6,4·10-7 | 1,01·10-10 | 6,14·10-5 | 1,8·10-5 |
, См·см2·моль-экв-1 | 428 | 412 | 400 | 404 | 391 | 382 | 383 | 382 | 273 |
Модуль 2 КОЛЛОИДНАЯ ХИМИЯ
Коллоидная химия – это наука о дисперсных системах и поверхностных явлениях. Она изучает физико-химические свойства высокодисперсных систем и растворов высокомолекулярных соединений.
Дисперсная система (ДС) – это система, в которой хотя бы одно вещество находится в диспергированном (раздробленном) состоянии. Она состоит из двух фаз – дисперсной фазы (ДФ) и дисперсионной среды. Дисперсная фаза – это то, что находится в диспергированном состоянии, а дисперсионная среда – это сплошная однородная среда, в объеме которой распределена дисперсная фаза. Обе составляющие дисперсной системы могут находиться в любом из трех агрегатных состояний: газообразном, жидком или твердом.
Выделение дисперсных систем как особых объектов исследования объясняется тем, что:
1) в данных системах высокоразвитая поверхность частиц ДФ, что является причиной появления в ДС избыточной свободной поверхностной энергии (ΔGs) и связанной с ним различных поверхностных явлений;
2) в ДС возникают размерные (масштабные) эффекты, которые проявляются в виде значительного отличия реакционной способности, прочности, электрических и магнитных свойств, теплоемкости, температуры плавления и других свойств частиц ДФ от подобных свойств макроскопических тел.
ПОВЕРХНОСТНЫЕ ЯВЛЕНИЯ
Организация стока поверхностных вод: Наибольшее количество влаги на земном шаре испаряется с поверхности морей и океанов (88‰)...
Биохимия спиртового брожения: Основу технологии получения пива составляет спиртовое брожение, - при котором сахар превращается...
Индивидуальные очистные сооружения: К классу индивидуальных очистных сооружений относят сооружения, пропускная способность которых...
Индивидуальные и групповые автопоилки: для животных. Схемы и конструкции...
© cyberpedia.su 2017-2024 - Не является автором материалов. Исключительное право сохранено за автором текста.
Если вы не хотите, чтобы данный материал был у нас на сайте, перейдите по ссылке: Нарушение авторских прав. Мы поможем в написании вашей работы!