Константа скорости равна

Или

Тогда

Отсюда

Равна

Отсюда

Или

При равновесии в цепи ЭДС равна нулю, поэтому

Очевидно, что данная реакция протекает в элементе

Отсюда

E = 0,789 – 0,451 = 0,338 В.

Пример 2. Рассчитать константу равновесия реакции

Sn²⁺ + 2Fe³⁺ = Sn⁴⁺ + 2Fe²⁺,

при 25°C, если =0,150 В; =0,771 В.

Решение. Константа равновесия реакции равна

K =

Pt ½ Sn²⁺,Sn⁴⁺ ½½ Fe²⁺, Fe³⁺ ½ Pt,

на электродах которого происходят следующие процессы:

а) на аноде Sn²⁺=Sn⁴⁺ + 2е;

б) на катоде 2Fe³⁺+ 2е= 2Fe²⁺.

-

-

К = 1,13×10²¹.

Пример 3. ЭДС цепи, состоящей из 0,1 н каломельного электрода, исследуемого раствора и хингидронного электрода, при 25°C равна 0,247 В. Найти pH раствора, если электродный потенциал каломельного электрода = 0,334 В, а стандартный электродный потенциал хингидронного электрода = 0,699 В.

Решение. При 25°C ЭДС цепи

Pt, Hg, Hg₂Cl₂ ½ KCl(0,1н) ½ исслед. р-р + хингидрон ½ Pt

E = Е°_{х. г.} - 0,059pH - Е_{кал .}

pH =

Пример 4. С целью определения ПР _AgCl измерена ЭДС цепи

Ag, AgCl ½ MCl ½ Cl₂ (1 атм), Pt,

При 25°С ЭДС равна 1,137 В. Найти ПР _AgCl.

Решение. Хлорсеребряный электрод фактически обратим не только по отношению к анионам хлора, но и по отношению к катионам серебра, которые присутствуют в растворе MCl за счет растворимости AgCl. Поэтому можно записать

Так как = 1 атм, то

При 25°С

Согласно справочным данным =1,360 В и =0,799 В

Примеры решения задач к разделу «Кинетика и катализ»

Пример 1. В реакции 2-го порядка А + В → D начальные концентрации веществ А и В равны, соответственно, 2,0 моль∙л^-1 и 3,0 моль∙л^-1. Скорость реакции равна 1,2∙10^-3 моль∙л^-1∙с^-1 при концентрации вещества А 1,5 моль∙л^-1. Рассчитайте константу скорости и скорость реакции при концентрации В 1,5 моль∙л^-1.

Решение. По закону действующих масс, в любой момент времени скорость реакции равна:

W = k× C_А× C_В

К моменту времени, когда С_А = 1,5 моль∙л^-1, прореагировало по 0,5 моль∙л^-1 веществ А и В, поэтому

С_В = 3 - 0,5 = 2,5 моль∙л^-1

К моменту времени, когда С_В = 1,5 моль∙л^-1, прореагировало по 1,5 моль∙л^-1 веществ А и В, поэтому

С_А = 2 - 0,5 = 0,5 моль∙л^-1

Скорость реакции равна:

W = k× C_А× C_В = 3,2∙10^-4∙0,5∙= 2,4∙10^-4 моль∙л^-1∙с^-1.

Пример 2. Период полураспада радиоактивного изотопа ¹⁴С – 5730 лет. При археологических раскопках было найдено дерево, содержание ¹⁴С в котором составляет 72% от нормального. Каков возраст дерева?

Решение. Радиоактивный распад – реакция первого порядка. Константа скорости равна:

.

Время жизни дерева можно найти из решения кинетического уравнения с учётом того, что С = 0,72С₀:

.

Пример 3. Реакция второго порядка А + В → D + С проводится в растворе с начальными концентрациями А и В 0,060 и 0,080 моль∙л^-1, соответственно. Через 60 мин концентрация вещества А уменьшилась до 0,025 моль∙л^-1. Рассчитайте константу скорости и периоды полупревращения (образования или распада) веществ А, В, С и D.

Решение. Используем решение кинетического уравнения для реакции 2-го порядка с разными начальными концентрациями:

.

Через 60 мин прореагирует по 0,060 – 0,025 = 0,035 моль∙л^-1веществ А и В. Текущие концентрации С_А = 0,025моль∙л^-1, С_В = 0,080 - 0,035 = 0,045моль∙л^-1.

Подставляя эти значения, находим константу скорости:

.

В реакции вещество А находится в недостатке, поэтому период его полураспада равен периоду полуобразования веществ С и D и соответствует превращению 0,030 моль∙л^-1 веществ А и В.

Период полураспада В соответствует превращению 0,040 моль∙л^-1 веществ А и В:

Пример 4. Реакция имеет целочисленный порядок от 1 до 3. Отношения времен превращения

где t_1/5 - время превращения на одну пятую часть, t _1/2 - период полупревращения. Найдите порядок реакции.

Решение.

Отсюда п = 2.

Пример 5. Для реакции изомеризации NH₄CNO → (NH₂)₂CO установлена следующая зависимость времени полупревращения от начальной концентрации NH₄CNO:

С0∙ NH4CNO, моль·л^−1	0,05	0,10	0,20
t1/2, час			9,5

Дата добавления: 2014-11-16