bài tập môn hóa lý

BÀI TẬP ĐIỆN HH 2. Tính áp suất thẩm thấu của dung dịch 0,16 M NaCl ở 37 o C. Giải: π = iCRT; Phân ly hoàn toàn: NaCl → Na + + Cl - i = (2 + 0) /1 = 2 π = 2.0,16.0,082.(273+37) = 8,134 atm 4. Sử dụng phương trình giới hạn bậc nhất của Debye – huckel tính hệ số hoạt độ trung bình của dung dịch HCl 0,01N. Giải: Xem C HCl = 0,01 N ≈ 0,01 m I = ½ ∑Z 2 i .m i = ½ ( 0,01.1 2 + 0,01. 1 2 ) = 0,01 Xem như ở 25 o C : lgγ ± = - 0,509. Z + .Z√ I m = - 0,0509 → γ ± = 0,889 7. Tính pH của dung dịch HCl 0,01 M Giải: Xem C HCl = 0,01 M ≈ 0,01 m I = ½ ∑Z 2 i .m i = ½ ( 0,01.1 2 + 0,01. 1 2 ) = 0,01 Xem như ở 25 o C : lgγ H+ = - 0,509. Z H+ 2 √ I m = - 0,0509 → γ H+ = 0,889; a H+ = γ H+ . C H+ = 0,889.0,01 = 0,00889 → pH = - lg a H+ = 2,0509 8. Tính pH của dung dịch gồm 0,1N CH 3 COOH và 0,1 N CH 3 COONa. Biết hằng số phân ly của acid là 1,75.10 -5 và hệ số hoạt độ của các ion trong dung dịch trên là 0,78. Giải: CH 3 COOH ⇄ CH 3 COO - + H + C o 0 0 C o - C o α C o α C o α CH 3 COONa phân ly hoàn toàn thành ion Tổng nồng độ các ion ( gồm acid và muối phân ly ra): C CH3COO- = 0,1α + 0,1 = 0,1 (α + 1) C H+ = 0,1.α C CH3COOH = 0,1( 1 - α) Biết γ i = 0,78; xem γ CH3COOH = 1 a 1 CH3COO- . a 1 H+ 0,1 (α + 1). 0,1 . α 0,1.0,1. α 1 K D = = γ 2 i = .0,78 2 a CH3COOH (1 - α).0,1. γ CH3COOH 0,1.1 (do α <<1) → α = K D / 0,1.0,78 2 = 1,75.10 -5 /0,1. 0,78 2 = 2,87.10 -4 a H+ = C H+ . γ H+ = C. α . γ H+ = 2,87.10 -4 .0,1.0,78 = 0,224.10 -4 pH = - lg a H+ = - lg 0,224.10 -4 = 4,65 9. Độ hạ điểm kết tinh của dung dịch CH 3 COOH 0,1 M là ∆T = 0,1885, hằng số nghiệm lạnh của nước là K đ = 1,86. Tính độ điện ly α của dung dịch CH 3 COOH 0,1 M và 0,05 M. Giải: Xem gần đúng nồng độ 0,1M ≈ 0,1m ∆T = i.K.m → I = ∆T/ K.m = 0,1885/ 1,86.0,1= 1,0134 i - 1 1,0134 - 1 α = = = 0,0134 ν - 1 2 - 1 Khi nồng độ thay đổi, độ phân ly thay đổi, nhưng hằng số phân ly K D = cont. nên khi C = 0,1 M: α 2 .C 0,0134 2 .0,1 K D = = = 1,79.10 -5 1 - α (1 – 0,0134) Vì α <<1, nên tính gần đúng và khi C = 0,05 M K D 1,79.10 -5 α = = = 0,0189 C 0,05 11. Xác định nồng độ mol của dung dịch HCl nếu dùng NaOH 8N để chuẩn độ 100 ml bằng phương pháp chuẩn độ điện dẫn. kết quả chuẩn độ ở bảng sau: V NaOH , ml 0,32 0.60 1,56 2,00 2,34 χ.10 2 , om -1 .cm -1 3,2 2,56 1,64 2,38 2,96 Giải: χ.10 2 , om -1 .cm -1 3 . * * * 2 . * * 1 . . . . . 1 1,25 ml 2 3 V NaOH , ml V tđ = 1,25 ml 2 C HCl = V NaOH .C NaOH / V HCl = 1,25.8/100 = 0,1 N 12. Dung dịch CuSO 4 được điện phân trong bình Hittorf với catod Pt. sau khi điện phân điện cực catod nặng thêm 0,1272g , dung dịch catod giảm 0,0012 mol CuSO 4 a). Viết phản ứng điện cực và tính sự tăng, giảm chất điện ly ở hai khu vực anod, catod. b). Tính số tải của ion. Giải: Quá trình xảy ra trên điện cực: Catod: Cu 2+ + 2e = Cu Anod: 2H 2 O - 4e = 4H + + O 2 Điện lượng qua dd điện ly ( bằng đương lượng điện hóa của Cu phóng điện): 0,1272 g /(63,6/2) = 0,004 Faraday (trong đó 63,6/2 là đlg của Cu 2+ ) Tính số tải : ∆ n C ∆n C 0,0012x2 t - = = = = 0,6 ∆n C + ∆n a q (theo F) 0,004 ∆n a t + = hay t Cu2+ = 1 – t - = 1 – 0,6 = 0,4 ∆n C + ∆n a 13. Khi chuẩn độ 10 ml hỗn hợp HCl và CH 3 COOH bằng dung dịch NaOH 0,1N thì đọc được các giá trị trên cầu Wheatstone theo các giá trị sau: V NaOH , ml 0 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 λ, cm.om.đlg 540 490 479 470 468 466 464 462 475 490 505 Tìm nồng độ của acid HCl và CH 3 COOH trong dung dịch. Giải: V 1 = 7ml, V 2 = 11 ml C HCl = V 1 .C NaOH / V HCl = 7. 0,1/10 = 0,07 mol/l C CH3COOH = (V 2 – V 1 ).C NaOH / V HCl = 0,04 mol/l 3 540 .o 520 . O 500 . O o 480 . o o o o O 460 . . . . . . . . . . . o. . . . 2 4 6 8 10 12 14 V NaOH ,ml 15. một bình đo độ dẫn được chuẩn bằng dung dịch KCl 0,02 N ( có χ = 0,002768 om -1 .cm -1 ), điện trở của bình đo được ở 25 o C là 457,3 om. Sau khi cho 0,555g CaCl 2 trong 1 lit dung dịch, điện trở đo được là 1050 om. Hãy tính: a). Hằng số bình đo. b). Độ dẫn điện riêng của dung dịch CaCl 2 c). Độ dẫn điện đương lượng của dung dịch CaCl 2 ở nồng độ đó. Giải: a). 1/R = χ.(S/l) → k = l/S = χ.R = 0,002768.457,3 = 1,266 cm -1 b). χ CaCl2 = k/R = 1,266/1050 = 0,0012057 om -1 cm -1 c). C = [ 0,555 g/ (40 + 35,6)].2 = 0,007341x2 = 0,014682 đlg/l λ = 1000. χ /C = 1000. 0,0012057 / 0,014682 = 82,1209 cm 2 /om.đlg 17. Viết phương trình phản ứng xảy ra trong các pin sau ( đúng với qui ước ký hiệu pin) a). Zn  ZnSO 4 ║ CuSO 4  Cu b). Cu  CuCl 2  AgCl  Ag c). Pt, H 2  H 2 SO 4  Hg 2 SO 4  Hg, Pt d). Cd  CdSO 4  Hg 2 SO 4  Hg, Pt Giải: a). Zn + CuSO 4 = ZnSO 4 + Cu b). 2AgCl + Cu = 2Ag + CuCl 2 c). Hg 2 SO 4 + H 2 = 2Hg + H 2 SO 4 d). Hg 2 SO 4 + Cd = 2Hg + CdSO 4 18. Lập pin trong đó xảy ra phản ứng sau: a). Cd + CuSO 4 = CdSO 4 + Cu b). 2AgBr + H 2 = 2Ag + 2HBr c). H 2 + Cl 2 = 2HCl d). Zn + 2Fe 3+ = Zn 2+ + 2Fe 2+ 4 e). Ag + + Cl - = AgCl (r) Giải: a). Cd  CdSO 4 ║ CuSO 4  Cu b). Pt,H 2  HBr  AgBr, Ag c). Pt,H 2  HCl  Cl 2 , Pt d). Zn  Zn 2+ ║ Fe 3+ , Fe 2+ Pt e). Ag  AgCl ║ Ag +  Ag lưu ý: Ag – e = AgCl Ag + + e = Ag Ag + + Cl - = AgCl 19. tính sức điện động của pin: Zn  Zn 2+ (a = 5,11.10 -4 ) ║ Cd 2+ (a = 0,2)  Cd Giải: Phản ứng ở điện cực: Cd 2+ + Zn = Cd + Zn 2+ E = ϕ o Cd2+/ Cd - ϕ o Zn2+/Zn + (0,059/ 2 ) lg (a Cd2+ /a Zn2+ ) E = - 0,402 – (-0,763) + (0,059/2) lg (0,2/ 5,11.10 -4 ) = 0,4375 V 22. a). Viết phương trình phản ứng xảy ra trong pin sau: Zn  ZnCl 2 (a = 0,5 M)  AgCl(khó tan)  Ag b). Tính E o biết ϕ o Zn2+/Zn = - 0,736 V; ϕ o AgCl/Ag = 0,2224 V c). Tính E, ∆G và ∆G o Giải: a). Zn + 2AgCl = ZnCl 2 + 2Ag b). E o = ϕ o AgCl/Ag - ϕ o Zn2+/Zn = 0,96 V c). E = E o + 0,059/2 lg 1/ a Zn2+ = 0,96 + 0,0295 lg 2 = 0,969 V ∆G = - nFE = - 2. 23062. 0.969 = - 44688,6 Cal/mol ( F =96500 - J/mol; F = 23062 - Cal/mol) ) ∆G o = - nFE o = - 2. 23062. 0,96 = - 44279,04 Cal/mol 23. Tính ∆G, ∆H, ∆S ở 20 o C của phản ứng xảy ra trong nguyên tố tiêu chuẩn Weston, nếu E của nó phụ thuộc vào nhiệt độ theo biểu thức : E = 1,0183 – 0,0000406 (t – 20) V Giải: Ở 20 o C: ∆G = - nFE = - 2. 23062. [ 1,0183 – 0,0000406 (20 -20)] = = - 46968,07 Cal/mol ∆S = nF(∂E/∂T) = 2. 23062. (-0,0000406) = - 1,8726 Cal/mol. o K ∆H = nF[T (∂E/∂T) – E] = 2. 23062. [293.0,0000406 – 1,0183] = - 46419,387 Cal/mol 5 24. Theo các dữ kiện thế điện cực chuẩn xác định xem trong thực tế ở 25 o C có xảy ra phản ứng sau trong dung dịch nước không ? Ag (r ) + Fe 3+ = Fe 2+ + Ag + Tính hằng số cân bằng của phản ứng. Giải : ϕ o 298Ag+/Ag = 0,7991 V ; ϕ o 298Fe3+/Fe2+ = 0,771 V ϕ o 298Ag+/Ag > ϕ o 298Fe3+/Fe2+ nên Fe 3+ Fe 2+ , Pt đóng vai trò cực âm Phản ứng` thực tế xảy ra theo chiều ngược lại, - tức là: Ag + + Fe 2+ = Fe 3+ + Ag (r ) E o 298 = ϕ o 298Ag+/Ag - ϕ o 298Fe3+/Fe2+ = (RT/ nF) ln Ka (n = 1) = 0,0281 = 0,059 lg Ka → lg Ka = 0,47627 → Ka = 2,994 25. Tính điện thế điện cực chuẩn của các điện cực Fe 3+ Fe ; Tl 3+ Tl ; Cu+Cu ở 25 o C nếu biết các thế điện cực sau: Fe 2+ Fe ; Fe 3+ Fe 2+ ; Tl 3+ Tl + ; Tl + Tl ; Cu 2+ Cu (trong STCĐLHL) và hằng số cân bằng của phản ứng: Cu + Cu 2+ = 2Cu + là Ka = a 2 Cu+ / a Cù+ = 6,31.10 -7 Giải : Các điện thế điện cực chuẩn từ STCĐLHL : ϕ o Fe2+ /Fe = - 0,44 ; ϕ o Fe3+ /Fe2+ = 0,771; ϕ o Tl3+ /Tl+ = 1,28; ϕ o Tl+ /Tl = - 0,336; ϕ o Cu2+ /Cu = 0,34 V * Fe 2+ + 2e = Fe (1) ∆G (1) = - 2Fϕ (1) + Fe 3+ + e = Fe 2+ ( 2) ∆ G (2) = - Fϕ (2) Fe 3+ + 3e = Fe (3) ∆G = - 3Fϕ ∆G = ∆G (1) + ∆G (2) → 2ϕ (1) + ϕ (2) = 3ϕ → ϕ o Fe3+/ Fe = ϕ = [2x(-0,44) + 0,771] / 3 = - 0,036 V * Tl 3+ + 2e = Tl + (1) ∆G (1) = - 2Fϕ (1) + Tl + + e = Tl ( 2) ∆ G (2) = - Fϕ (2) Tl 3+ + 3e = Tl (3) ∆G = - 3Fϕ ∆G = ∆G (1) + ∆G (2) → 2ϕ (1) + ϕ (2) = 3ϕ → ϕ o Tl3+/ Tl = ϕ = [2x1,28 + (-0,336)] / 3 = 0,74 V * Cu 2+ + 2e = Cu (1) ∆G (1) = - 2Fϕ (1) 6 - 2(Cu+ + e = Cu) ( 2) 2. ∆ G (2) = 2.(- Fϕ (2) ) Cu 2+ + Cu = 2Cu + ∆G = ∆G (1) – 2 ∆G (2) - 2FE o = -2Fϕ (1) – 2.(- Fϕ (2) ) → E o = ϕ (1) - ϕ (2) ; do E o = (RT/nF) lnKa = (0,059/2 ) lg Ka , nên: → ϕ (2) = ϕ (1) – 0,059/2 . lg Ka = 0,34 – 0,059/2 . lg 6,31.10 -7 → ϕ (2) = ϕ o Cu+/Cu = 0,523 V 26. Khi anod Fe bị hòa tan thì sản phẩm chủ yếu là Fe 2+ hay Fe 3+ ? Giải: Từ STCĐLHL: ϕ o Fe2+ /Fe = - 0,4402 ; ϕ o Fe3+/ Fe = - 0,036 V Nhận xét: ϕ o Fe2+ /Fe < ϕ o Fe3+/ Fe nên điện cực Fe 2+ / Fe đóng vai trò cực anod ( hay giả sử lập pin để xét E o nếu E o > 0 , ∆G < 0 thì p.ứng theo chiều giả thiết) Vậy quá trình hòa tan (anod) là: Fe - 2e = Fe 2+ chủ yếu 27.Điện phân dung dịch gồm CuSO 4 0,5M và H 2 SO 4 0,01M với điện cực Pt . Nếu quá thế hydro trên Cu là 0,23V thì nồng độ ion đồng còn lại trong dung dịch là bao nhiêu khi hydro bắt đầu thoát ra ở catod? Xem hoạt độ bằng nồng độ. Giải: Trên catod: H + và Cu 2+ đến. Xét thế phóng điện: V Cu = ϕ cb = ϕ o + 0,059/2 lg 0,5 = 0,34 + (- 0,0089) = 0,331 V V H = ϕ cb + η H = 0,059 lg 0,02 + (- 0,23) = - 0,33 V V Cu > V H nên Cu 2+ phóng điện trước cho đến khi V cu = V H = - 0,33 V , - tức là ϕ Cu2+ / Cu = 0,34 + 0,059/2 lg X = - 0,33 → → lg X = (- 0,33 - 0,34). 2/ 0,059 = -22,7118 → → [Cu] = X = 1,94.10 -23 M thì H 2 ↑ 7 . BÀI TẬP ĐIỆN HH 2. Tính áp suất thẩm thấu của dung dịch 0,16 M NaCl ở 37 o C. Giải: π = iCRT; Phân. + 2e = Cu Anod: 2H 2 O - 4e = 4H + + O 2 Điện lượng qua dd điện ly ( bằng đương lượng điện hóa của Cu phóng điện): 0,1272 g /(63,6/2) = 0,004 Faraday (trong đó 63,6/2 là đlg của Cu 2+ ) Tính