Физическая химия : электрохимия

№622 

м о с к о в с к и й ГОСУДАРСТВЕННЫЙ И11СТУ1ТУТ СТАЛИ и СПЛАВОВ 
(ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ) 

Кафедра физической химии 

Андреев Л.А., Новикова Е.А., Малютина Г,Л, 

Одобрено методическим 
советом института 

Физическая химия 
Раздел: Электрохимия 

Методические указания 

по вьтолнению домашнего задания 

для студентов специальностей 

090300, 110200,110500, 111000, 330100, 330200 

Под редакцией проф. Б.С.Бокштейна 

Москва 1998 

АННОТАЦИЯ 

Руководство предназначено для выполнения домашнего задания по электрохимии - одному из разделов курса "Физическая химия". Оно содержат 10 многовариантных задач, посвященных расчетам химического равновесия в растворах электролитов и термодинамике гальванических элементов. Пособие включает также подробный 
разбор и решение некоторых типов задач. Методические указания 
составлены таким образом, что могут быть использованы студентами 
• всех факультетов при подготовке к практическим занятиям, решения 
задач при самостоятельной проработке материала и для выполнения 
домашних заданий по разделу "Электрюхимия**. 

О Московский 
госуд|фственны1{ 
институт 
стали 
и 
сплавов 
(МИСиС), 1998. 

Ашфеев Л.А., Новикова Е.Л., Малютина Г.Л. 

ЗАДАЧА № 1 

Для сильного электролита АоВр, находящегося в водном растворе: а) написать вьфажение активности через активности ионов ац., 
а_, концентрации и коэффициенты активности ионов m*, m_, Y+ И Y-» 
концентрацию электролита т и средний ионный коэффициенг активности Y±; б) по данным таблицы 1 вычислить средний ионный коэффициент Yt этого электролита, если его концентрация m и в растворе 
присутствует посторонний электролит C^Dg с концентрацией т'; 
в) на основе полученных результатов вычислить активность АдВр в 
указанном растворе. 

Вариант 

1 
1 
2 
3 
4 
5 
6 
7 
8 
9 
10 
И 
12 
13 
14 
15 
16 
17 

Молекула 
электролита 

АаВр 

2 

Pb(NOj)2 
А1(С10з)з 

ZnCl. 
LaBfj 
LaClj 

Cd(N0j)2 
КзРе(СМ)б 

А1С1з 

K4Fe(CNf)6 
ZnCNOjb 
Сг2(504)з 
Na2S04 
Pb(N03)2 

H2SO4 

Cu(N03)2 
Al2(S04)3 

C0CI2 

Концентрация 

AoBp 

в растворе, 

m, моль/1000г. 

3 

0,003 
•0,004 
0,002 
0,006 
0,005 
0,006 
0,003 
0,003 
0,004 
0,002 
0,002 
0,003 
0,004 
0,003 
0,002 
0,002 
0,003 

Формула 

постороннего 
электролита 

C.De 

4 

КС1 

CUSO4 
NiS04 
ZnS04 

Al2(S04)3 

AgNOj 

KBr 
HCl 

AgN03 
NaCl 
SnCl: 
ZnCb 
FeCb 
AgNOj 
CdCb 
HCl 

NazSO* 

Концентрация 
CjDs в растворе, 
m', моль/1000 г. 

5 

0,01 
0,02 
0,01 
0,006 
0,001 
0,004 
0,005 
0,002 
0,002 
0,01 
0,005 
0,006 
0,004 
0,002 
0,005 
0,007 
0,002 

Методические указания 

1 
18 
19 
20 
21 
72 
23 
24 
25 
26 
27 
28 
29 
30 

2 

СГ2(804)з 
ВаСЫОзЪ 

K2SO4 
NaCl 

сасыозъ 
AfoS04 
РЬ(КОзЬ 
Си(ЫОз)2 
NiCNOjb 

СаСЬ 
ZnBr2 
Т1С1 
CuCb 

3 

0,004 
0,002 
0,003 
0,005 
0,004 
0,006 
0,005 
0,004 
0,003 
0,002 
0,003 
0,005 
0,002 

Продолжение таблицы 1 

4 

ККОз 
NaCl 
KCl 

Al2(S04)3 

ICNO3 
KCl 

Ag2S04 
CdCb 
KCl 
LiCl 

CUSO4 

Pb(N03)2 

AICI3 

5 

0,003 
0,002 
0,003 
0,002 
0,004 
0,003 
0,001 
0,002 
0,004 
0,005 
0,004 
0,002 
0,001 

Пояснения к решению задачи №1 

При вычислении величины активности сильного электролита 
в растворе требуется умение выгражатъ эту величину через концентрации {пи, mJ) и коэффициенты активности (у>, у.) ионов в растворе, 
а также через концентрацию электролита в растворе т и средний 
ионный коэффициент активности электролита у^. 

Активность сильного электролита а, имеющего формулу 
АаВр, который диссоцшфует по уравнению 

А«.Вр«аА^+ + Р В rZ> 
(1.1) 

выраженная через активности катионов си и анионов о. в растворе, по 
определению, равна 

- ^<» 
а= а 
«?. 
(1.2) 

Андреев Л А , Новикова Е А . Малкпхна Г Л. 

ИЛИ, если активность ионов выражена через их концентрации т«, т . и 
коэффициенты активности у>, у_, то есть д+ * /я> у^. и о_ » /я. у-, то 
уравнение (1 2) примет вид: 

а = ( т . . у . Г . ( т . . у . ) Р . 
(1.3) 

Если концентрация электролита в растворе т, то согласно 
уравнению (1.1), концентрация катионов т> = (хт, а концентрация 
анионов т_= Рт, поэтому выражение (3) можно представить в виде 

о = а'*.рР.т'^*^у5^ . у^ . 
(1.4) 

Введем понятие среднего ионного коэффициента активности 
электролита yt, представляющего собой среднее геометрическое из 
коэффициентов активности ионов электролита 

Yt-(Y;.Y^)"^^*^> . 
(1.5) 

После подстановки yt в уравнение (1.4), получим 

*а = а'*.рРт*^.у5"'Р. 
(1.6) 

Средний ионный коэффициент активности можно вычислить, 
предварительно определив коэффициенты активности ионов у* и у_. 
Для этого следует по данным таблицы 1 построить графики зависимости коэффициентов активности от величины ионной силы, и, зная 
величин\ ионной силы, путем интерполяции найти величины yi для 
ионов соответствующей валентности. 

Ионная сила раствора определяется уравнением 

I^Vl^mrZ} . 
(1.7) 

где т,- - концентрация ионов и Z/ - их валентности. 

Методические указания 

Для раствора, например, содержащего AlCb с концетрацией 
т » 0,005 моль/1000 г и Сг2(804)з с концентрацией 
/я»0,004 моль/1000 г 

/ - 1/2[0,005 • 3^ + 3 • 0,005 • 1^ + 2 • 0,004 3^ + 3 0,004 • 2^]-0,09 моль/1000 г. 

Коэффициент активности ионов А1^ в этом растворе, согласно графику Уш "Л^» У* " 0»22, а для ионов СГ , согласно графику 
yi "Х^» У- " 0,81 и» следовательно 

У*-^0.81^ 0,22 «0,58