206 Chương 9 PHẲN ỨNG QUANG HÓA HỌC & PHAN UNG DAY CHUYỀN
III BÃI TẬP TỰ GIẢI
0
9.9 Khi chiếu nguồn sáng có độ dài sóng ^ = 4000 Á vào hỗn hợp:
CO + Clạ, thì thu được 100 g photgen (COCI;) Năng lượng hệ hấp thụ là
3.10? J Tắnh hiệu suất lượng tử của phản ứng
DS: p= 10ồ
9.10 Phan ting oxi hoa CH, bang oxi xay.ra theo phuong trinh: CH,+ 20, Ở~* CO,+2H,0
Sự hoạt hóa được tiến hành theo cách sau:
hv *
Hg Ở Hg
CH,+Hg Ở> Hg+CH;+H
Các gốc CHạ phản ứng với oxi cho hỗn hợp sản phẩm COƯ, CO và
HCOH Sản phẩm cơ bản là COƯ Lượng CHƯ đã phản ứng là 6,1.10Ợ
phân tử s1; năng lượng chiếu sáng là 8,7.10 erg.s!, nhiệt độ thắ
0
nghiệm là 298 K; bước sóng ánh sáng 2 = 2627 A Tinh hiệu suất lượng tử của phản ứng
DS: p= 0,55
9.11 Một bình thạch anh chứa hỗn hợp 10% clo trong benzen,
được chiếu sáng bằng ánh sáng có bước sóng ^ = 813 nm trong 3đ phút Sản phẩm phần ứng là hecxacloxiclohecxan Hiệu suất lượng tử phản tmg bang 55,35; nang lượng qua bình phản ứng chứa benzen nguyên chất bằng 4,681.10Ỳ erg, còn năng lượng đi qua bình phản ứng trong thời gian phản ứng diễn ra bằng 0,425.10ồ erg Tắnh lượng CzHsClạ được
tạo thành
DS: 1,8 g CaHƯCls 9.12 Một năm thu hoạch trung bình 5 tấn sản phẩm hữu cơ khô
trên 1 ha, với thiêu nhiệt của chất hữu cơ là 4.10Ợ kcal.kgỢ; mặt trời chiếu sáng trung bình 8 giờ 1 ngày với cường độ 10 kcal.m 2.phT, Tắnh
hiệu suất chuyển quang năng thành hóa năng: -
Trang 2BÀI TẬP HÓA LÝ CƠ SỞ 207
9.13 Hơi axeton được chiếu sáng bằng ánh sáng có bước sóng A = 313 nm, 6 56,7ồC, phân hủy theo phương trình phản ứng:
CHaCOCHạ ỞỞ* Ạ;Hs + CO
Thể tắch bình phản ứng là đ9 ml, hoi axeton hap thy 91,5% nang lượng tới Áp suất đầu của hệ là 766,2 mmHg, sau 7 gid chiếu sáng, áp suất tăng lên đến 783,2 mmHg Năng lượng tới hệ là 48100 erg.s 1, Tắnh
hiệu suất lượng tử của phản ứng -
ĐS:Ủ=0,17
9.14 Một bình có dung tắch 92cm đ nhiệt độ 25ồC, chita H, va Cl,
được chiếu sáng bằng bức xạ có ^ = 400 nm Thực nghiệm cho thay Cle
hap thy 11 erg.s? Sau 1 phút chiếu sáng, áp suất riêng phần của clo
giảm từ 205 xuống 156 mmHg Tắnh hiệu suất lượng tử của phản ứng
_Đ8: 9,6.108 9.15 Một hyđrocacbon no bị phân hủy nhiệt ở 800 K theo cơ chế
A = CH;+R (a) R= BtH ệ) H+A- + Hạ+G ẹ: Gi H+M @ cig 4 G& ẹ Các sản phẩm phản ứng: B, H;, M và GƯ là các hợp chất bền Hãy
làm rõ các giai đoạn sinh mạch, phát triển mạch và cắt mạch trong cơ
chế trên
9.16 Phản ứng hình thành photgen: CO + ClạỞỞ* COC]; là phẩn
ứng dây chuyền mạch thẳng xảy ra theo cơ chế sau: k
Ch+M Ở+ 2Cl+M (a)
Mà tác nhân tạo ra tiểu phân hoạt động |
k
Trang 3208 Chương 9 PHẲN ỨNG QUANG HÓA HỌC & PHAN UNG DAY CHUYỀN
2⁄5 Uhuong 9 SDAN UNG QUANG HOA HOC & PHAN UNG DAY CHUYEN
k, COCI+ Cl, Ở> COCl + Cl ẹ k cocl Ở+ co+cl () Cl+Cl+M Ks Clạ+M (e) a) Chứng minh tốc độ phản ứng bằng: Ẽ d[cod,] - dt
biết phần ứng (d) xây ra nhanh hon phan tng (c) rất nhiều b) Tắnh độ dài mạch của phản ứng dây chuyền trên
= k[COIICI;zI"2
9.17 Phản ứng phân hủy nhiệt etan xảy ra theo cơ chế do Rice và Herzfeld đưa ra như sau:
CHa > 20H @ CHs+ CoH, 2+ CHy+ CoH, ệ)
GH; *, CoH, +H (c)
C;H,+H -Ẩ+ CH,+H; @
H+GH; , GH )
Ap dung nguyén ly nông độ ổn định đối với các tiểu phân hoạt
động, chứng minh rằng:
d[C,H,]
dt
= const [C;zHal
9.18 Phản ứng phân hủy nhiệt metan xảy ra theo cơ chế giả thiết
Trang 4BÀI TẬP HÓA LÝ CƠ SỞ 209
k
CHa+H+M Ở> CHƯ+M (@)
M la mét phan tử bất kỳ trong hệ Hãy áp dụng nguyên lý nêng độ
ổn định đối với các tâm hoạt động H và CHạ để thiết lập phương trình động học hình thành C;Hạ :
3/2
_ _ (C,H, ] BE dt ~ (i, [M] ỳ [cH.]
9.19 Phản ứng phân hủy nhiệt NzO; xảy ra theo cơ chế:
NO; * NO; + NO;
ke
NO; + NO3 Ở Nứ:O;
k
NO, +NO; Ở> NO,+NO+0,
k,
NO+N,0; Ở> 3NO,
Áp dụng nguyên ly néng dé ổn dinh déi véi NO; va NO, chứng minh:
a[N,0,] | ( k, }
"dt = kl i, N,0,|
9.20 Phan ứng phân hủy alđehyt axetic được giả thiết xảy ra theo cơ chế dây chuyền sau:
k CH,CHO Ở~Ừ CH;+ CHO k, CHạ+CHạCHO Ở + CH,+ CH;CO kg CHạCO Ở> CHạ t CO ky 2CH3 ỞỞ* CạHạ
hoặc @CHO -ỞỞ> 2CO +Hạ)
Chứng minh phương trình tốc độ phân hủy alđehyt axetic có dạng:
d[CH,CHO] = k[CH;CHO]??
Trang 5910_- Chương 9 PHẲN ỨNG QUANG HÓA HỌC & PHAN UNG DAY CHUYEN
nà
9.21 Phản ứng phân hủy: NO;Cl Ở> NO; + aCh xảy ra theo
cơ chế:
NO,Cl ỞỞ> NOz+CI k
k,
NO.Cl+ Cl_+ NOs+QCl
Thiết lập phương trình tốc độ phân hủy NO,Cl, ap dung nguyén ly
nống độ ổn định đối với Cl
d[NO,CI]
DS: -ỞỞỞỞ = 2k, [NO,Cl]
dt -
9.22 Phản ứng phân hủy axit nitric xảy ra theo cơ chế giả định
sau: ` kị HNO; Ở-Ừ NO,+HO : k NO.+HO Ở+ HNO; k HNOƯ+HO Ở + NO,+H,0
Dựa vào nguyên lý ổn định đổi với HO hãy chứng tỏ tốc độ phản ứng
a[HNO,} _ 2k,k,ỳHNO,|)
dt 1+{k,|NO,]/k,|HNO,]Ì}
phân hủy axit nitric có dạng: Ở
9.28 Phản ứng phân hủy nhiệt một chất R; xảy ra theo cơ chế:
Rạ 1y 2R (1)
R+R, ý, Pg+R' (2)
R' *, PA+R (8)
2R *, Pa + Pg , (4)
trong dé: Ry, Pa, Pg 1a các hydrocacbon bền vững, còn R và R' là các gốc
tự do Tìm phương trình sự phụ thuộc của tốc độ phân hủy Rạ vào nồng
độ của nó ,
Trang 6Ẽ BÀI TẬP HÓA LÝ CƠ SỞ : 211
2H,+0, ỞỞ> 2H,0
Hãy cho biết vùng áp suất xảy ra nổ dây chuyển tại các nhiệt độ
Trang 8213
Chương 10 |
XÚC TAC BONG THE VA DI THE
1 TOM TAT LY THUYET
I.1 Xúc tác đồng thể - Xúc tác đồng thể là trường hợp chất xúc tác và chất phản ứng nằm trong cùng một pha - Phương trình của phản ứng xúc tác đồng thể 1 Phản ứng xúc tác đồng thể đơn phân tử - Sơ đồ phản ứng: k, kạ A+K == AK Ở> B+K (10.1) ky cham
trong dé: Ala chat phan ting;
B1a san pham phan ting; - /
E là chất xúc tác; -
AK* là sản phẩm trung gian (phức chất hoạt động);
Trang 9214 - Chương 10 XÚC TẮC ĐỒNG THỂ VÀ DỊ THỂ
~ Phương trình tốc độ phản ứng toàn bộ:
a{Aj k,k, [A]
- dt = ỞỞ k, + kA] k [TK (10.2) 10.2
trong đó: [AI] là nông độ của chất A ở thời điểm nghiên cứu;
[Els là nềng độ đầu của chất xúc tác
2 Phần ứng xúc tác đồng thể lưỡng phân tử
a Trường hợp phần ứng diễn ra theo sơ đồ
k _
A+K+B =* ABKỖ ỞỪ AB+K (10.3)
ky _ cham
trong dé: A, Blà các chất phẩn ứng;
AB là sản phẩm phản ứng;
ABKR* là sản phẩm trung gian; các ký hiệu khác như đã
biết ở cơng thức (10.1)
Phương trình tốc độ phan ứng toàn bộ:
d[A] Ở k,k,[Aj[Bl]
Ở 4t Tụ + ANB Ộoe
b) Trường hợp phản ứng diễn ra theo sơ đồ
Kị Ke
A+K Ở, AK*+B Ở>+> AB+K _` (0.5)
chậm
(Tốc độ phản ứng được nghiên cứu theo nguyên lý ổn định của
Bodenstein) Phương trình tốc độ phần ứng toàn bộ:
_d[A] _ kạk,IAIB] dt K [Al +] + k,[B] [Kho (10.6)
3 Phản ứng xúc tác axit - bazơ
Phản ứng xúc tác trong đó chất xúc tác là ion HỢ hay-ion OH được
gọi là phản ứng xúc tác axit - bazơ tương ứng
Trang 10BÀI TẬP HÓA LÝ CƠ SỞ - 915
1 Với phản ứng xúc tác axtt
- Sơ đồ phẩn ứng: ẹ
A+H* == AH'+B Ở* AB+H (10.7)
~ Phương trình tốc độ phản ứng:
đỊA] _ k,k,|AIlBl Ở q08
Ở đ k,
2) Với phần ứng xúc tác bazơ: Thay chỗ cho HỶ là OBF trong công
thức (10.7) và (10.8)
I.2 Xúc tác dị thể
- Xúc tác dị thể là trường hợp chất xúc tác và chất phẩn ứng
không nằm trong cùng một pha :
- Động hoc cia phan ứng xúc tac di thé
Trong quá trình hóa học dị thể các giai đoạn nối tiếp nhau, đó là: e Chuyển chất tới miền phản ứng;
e Hấp phụ chat phan ứng lên bề mặt xúc tác; ề Phản ứng hóa học xảy ra trên bề mặt xúc tác;
e Khử hấp phụ sản phẩm khỏi bề mặt xúc tác;
e Chuyển sản phẩm phản ứng khỏi miền phản ứng
Việc chuyển chất tới miền phẩn ứng đóng vai trị quan trọng, nó
được thực hiện bằng sự khuếch tán Tốc độ khuếch tán tuân theo định
luật Fik thứ nhất:
dc DS
46 _ BP Gy 10.9
dt Vil ( ) ( )
trong dé: S là bề mặt chất chuyển qua; _V là thể tắch của hệ phản ứng;
¡ là khoảng cách từ điểm có néng độ chất phản ứng C,
trong thể tắch đến bể mặt phân cách pha có nổng độ chất
Trang 11216 Chương 10 XÚC TÁC ĐỒNG THỂ VÀ DỊ THỂ
D là hệ số khuếch tán D phụ thuộc vào nhiệt độ theo
phương trình Arrhenius
D=Doe (10.10)
trong đó: Dạ là hằng số;
Ep 1a nang lượng hoạt hóa của quá trình khuếch tán
1, Phan ứng xúc tác dị thể'đơn phân tử
Tốc độ phản ứng tỷ lệ với nổng độ chất phản ứng bị hấp phụ trên bề mặt xúc tác, hay tỷ lệ với bề mặt chất xúc tác bị chiếm 0, ta có:
` dc
=-Ở=k6 ` 10.11
ve at (10.21)
Tw phuong trinh Langmuir: 6 = 1a K P khi đó (10.11) có đạng
dc | KP
=-Ở =k 10.12
a 1+ KP (10.12)
trong dé: K 1a hang sé can bằng hấp phụ;
P là áp suất của chất phan ứng
2 Phản ứng xúc tác dị thể lưỡng phân tử giữa chất A và B
_ - Khi có 2 chất cùng hấp phụ
dc
= ~Ở=k.0,.0 10.13
v at A Ơpg ( )
- trong đó: 9a và Ôp là phần bể mặt chất xúc tác bị các phân tử chất A và
_ chất B chiếm, với:
K,.P, K;.Pạ
Đụ= ts ; 8, = ỞỞỞỞỞỞỞỞỞỞ ỞỞỞ
1+K,P, +K,P, 1+K,P, +K,P,
Phương trình (10.13) bây giờ có dạng:
dc K, P, K, -P,
=-Ở =kỞỞ 4-4 3 38 10.14
vat 4 K,P, +K,P,)? (10.14)
Khi mét trong hai chat hap phu yếu: (giả sử chất B), phương trình
Trang 12BÀI TẬP HÓA LÝ CƠ SỞ
217
dC _kK,.P,
-_Ở= BB dt KP, (10.15) 10.15
Il BAI TAP CO LOI GIAI
10.1 Phan ứng oxi hóa toluen trong mơi trường axit axetic ở 87ồC
có bậc động học bằng 1 đối với toluen ở nông độ CƯH;ẹH; = 0,5 M khicó Ấ
mặt của chất xúc tác Ca(I]), hằng số tốc độ biểu kiến thay đổi theo nỗng
độ của CođID như sau:
kq05.sg1! 1,47 2,93 5,68 [Co@II)] (M) 0,053 0,084 0,185 Tìm bậc đối với Cạ(TD và tắnh hằng số tốc độ phản ứng Giải ~4#|- 42 -9# ~/ụ -1 Ở12 Ở13 loglằ (co yf (M)] Hinh 10.1
Tốc độ phản ứng oxi hóa toluen khi khơng có xúc tác:
Trang 13218 Chương 10 XÚC TÁC ĐỒNG THỂ VẢ DỊ THỂ
Khi có mặt Co) làm xúc tác, tốc độ phản ứng được tắnh theo
phương trình: Ẽ
Vx = k.[ CeH;CHạ] 7 (2)
véi k = kì [CoqTD]Ợ @ệ
Để tắnh n và k' la lấy logarit hai vế (3)
` lgk= lgk' + nlg[CeqIDI (4)
Vẽ đồ thị sự phụ thuộc của lgk vào lg[Co(ID] (hinh 10.1) tìm được
n= 1,67 Ủ 9); từ điểm cắt của đường thẳng với trục tung, ta có lgk', suy
ra k'= 4,15.102.M ?.gỢ, :
10.2 Degraff và Lang đã nghiên cứu tác dụng xúc tác của các chất
khắ đến tốc độ của phan ứng tái kết hợp các nguyên tử brom 'Từ các kết,
quả thực nghiệm thu được dưới đây, hãy cho biết chất khắ nào gây hiệu
ứng xúc tác mạnh nhất so HT k(109M2sĐ Ì 1,07 | 1,48 | 439 | 8,56 Giải
So sánh tác dụng xúc tác của các chất khắ trên, chúng ta đi so sánh năng lượng hoạt hóa của phan ứng trong mỗi trường hợp
- Với khắ Ne
R.TT,, kạẤ 8314367297, 107
Ea (Ne) = Bàn ể 12 In = = 70 In=Ở 148 = -4,2 kJ.molỎ mo
Trang 14BAI TAP HOA LY CO SO 219
Khi CCL, có tác dụng xúc tác tốt nhất vì làm giảm năng lượng hoạt hóa mạnh nhất @khả năng hấp thụ năng lượng từ các phân tử bị kắch
thắch mạnh nhất)
10.3 Phản ứng iot hóa axeton có axit làm xúc tác xảy ra theo co chế sau: Ky CHạ-C-CHạ+HA +ằỞỪ CGH;-C-CH3;+A I \ O QH On I kị A +CHa-C - CHạ Ở+ CHạ-C= CHạ+ HA chậm | OH OH | ky CH;-C=CH,+I, Ở~* CH;-C-CHI+HỔT nhanh Il oO
Hãy viết phương trình tốc độ cho phản ứng trên
Giải
Giai đoạn 2 là giai đoạn quyết định tốc độ phan tng, do dé:
+OH I v=k{ICH;-C-CH [A] - (1) Tw giai doan 1 ta cé: 40H Oo hoo, | [CHs - C - CHs][A] = Kea[CHsCCHsNHA] (2)
Thay (2) vao (1) ta duge:
oO
I
Trang 15220 Chương 10 XÚC TÁC ĐỒNG THỂ VÀ DỊ THỂ
phương trình (3) biểu thị tốc độ phản ting iot héa axeton trong môi
,trường axit Tốc độ phản ứng phụ thuộc bậc nhất vào nông độ của
/ axeton và bậc không vào nồng độ iot, bậc nhất vào nồng độ chất xúc tác 10.4 Phan ứng phân hủy photphin (PH;) trén volfram là bậc nhất
khi áp suất hơi của photphin thấp và là bậc không khi áp suất cao Hãy giải thắch quy luật động học của phản ứng xúc tác trên
Giải
Giả thiết tốc độ phản ứng phân hủy PH; trên vonffam lở lệ với phan bề mặt hơi PHạ chiếm 06, chúng ta có thể viết:
k.K.P
=ké@=
y 1+KP
trong đó: P là áp suất của photphin;
K là hằng số cân bằng hấp phụ
Khi áp suất của photphin nhỏ, nghĩa là K.P << 1, khi đó: v = k.KP,
tốc độ phần hủy photphin là bậc nhất
Khi áp suất của photphin cao, nghĩa là K.P >> 1, khi đó v = k,
phản ứng phân hủy photphin là bậc không :
Trong thực tế có rất nhiều phản ứng xúc tác dị thể có bậc bằng 1, điều đó cho thấy giai đoạn hấp phụ quyết định tốc độ phản ứng
lll BAI TAP TY GIẢI
10.5 Trong dung dịch nước khi có mặt của bazơ (Đ) là xúc tắc, các
phân tử axeton (AH) liên kết với nhau theo cơ chế:
AH+B + BHỖ +A" % : (1)
A +BH* Ở> AH+B
k :
A +AH Ở > Sản phẩm _ 8)
Dựa vào nguyên lý nồng độ ổn định, phản ứng (2) xảy ra chậm hơn
Trang 16BÃI TẬP HÓA LÝ CƠ SỞ 221 BS: _ể = k[AHIBI- 10.6 a) Một phan ứng tự xúc tác A Ở> P có phương trình tốc độ: dịP] dt
[Aly va [P]lo Tinh théi gian, tai d6 tée a6 phan img 1a 1én nhat
b) Một phần ứng cùng dạng A Ở>P nhưng có phương trình tốc độ:
dịP
ỞỞ 7 = k[PIAI, tìm phương trình động học dạng tắch phân
(phương trình đối với k) theo nỗng độ đâu [Aly và [Pl; Tắnh thời gian,
tại đó tốc độ là lớn nhất
= kiAẨ [PL Hãy viết phương trình tốc độ theo nồng độ đầu
10.7 lon Br trong môi trường axit xúc tác cho phản ứng phân hủy H;O; thành O; và HạO Phân ứng phân hủy xảy ra theo các giai
đoạn gau: Ổ
HO, +Br+H' Ộ44 HBrO+H,0 @)
ke
HBrO + H202 Ở HạO +Br + H* + 0 (2)
nhanh
Tơn Br được giải phóng ra lại tiếp tục tương tác với phân tử HạO; theo
giai đoạn 1 Các giai đoạn được lặp đi lặp lại Phản ứng tổng quát là:
2H;O; Ở> 2H,0 + O2
Dua vao phudng phap nông độ ổn định đối với HBrO, tìm phương trình tốc độ phân hủy: HạO; và cho biết bậc phản ứng đối với HạO; Tốc
độ phản ứng có phụ thuộc vào nồng độ của chất xúc tác Br và ion HỈ không ?
_d[H,O,| - oy
DS: , dt = 2k,[H20.][Br 1H ]
10.8 Khi tăng nhiệt độ lên 10ồC trong cùng điều kiện khác như
nhau, tốc độ của phản ứng xúc tác di thể thứ nhất tăng 3,8 lần, còn của
phản ứng thứ hai tăng 1,4 lần Hỏi mỗi phản ứng xúc tác dị thể nói trên
Trang 17
202 Chương 10 XÚC TÁC ĐỒNG THỂ VÀ DỊ THỂ
10.9 Tốc độ hòa tan của CaSOƯ trong nước ở 298 K thu được như
Sau:
t (gid) 0 0,083 0,167 0,200 [CaSO/], g/ 0,08 0,548 0,984 1,132
Thé tich pha Iéng bang 1 7, độ tan của CaSO, 8 298 K 1A 2,094 gl,
bề mặt của mẫu là 31,65 cmỢ; chiều dày lớp khuếch tán bằng 5.10ồm
- Xác định hệ số khuếch tán
DS: kụ, = 3,6 giờỢ (hằng số hòa tan
hay hằng số tốc độ khuếch tán);
D = 5,7.10ồ cmỖ gia?
10.10 Ngudi ta héa tan mét mau CaCl, c6 bé mat đ em? trong 100
ml nuéc c&t Néng dé cia CaCl, dat 165 g.]" sau 30 phút Cho rằng trong suốt q trình hịa tan dòng khuếch tán ổn định, tắnh hệ số
khuếch tán của CaCl; trong dung dịch Biết độ tan của CaCl; trong nước
ở nhiệt độ đã cho là 600 g./Ợ; chiéu day của lớp khuếch tán bằng 5.102
Ổcm 7
DS: ky = 1,072.10 phỢ; D = 5,3.10ồ emỖ phỢ
10.11 Một ống nghiệm đựng nước để mở được đặt trong phịng
khơ, ở 293 K Mực nước được giữ không đổi và trong ống khơng có đối lưu Tiết điện ống nghiệm là 0,05 mổ Áp suất hơi bão hòa của nước PồH;O) = 0,023 atm Tắnh hệ số khuếch tán của hơi nước vào không
khắ, nếu khoảng cách từ mặt thoáng đến miệng ống là 1,85 em và sau
87,ỏ giồ lượng nước bay hới là 1,94.10 Ê mol
ửS:D = 0,24 cmÊ.sẼ},
10.12 Rượu etylic bay hơi trong mơi trường khắ hyđro có hệ số
khuếch tán bằng 0,4673 emỢ.s" ở T' = 308 K và 0,5465 cmÊs ả T = 323
K Xác định hệ số khuếch tán của rượu etylic ở T = 313 K
ĐS: Bp = 6363,9 J; Dạy; = 0,635 emÊ.sỢ1,
10.18 Năng lượng hoạt hóa của phản ứng phân hủy H;Os khi có
Trang 18BÀI TẬP HÓA LÝ CƠ SỞ 223
tác có năng lượng hoạt hóa bằng 75,4 kJ.molỢ Hỏi ở ấ50 K tốc độ của phần ứng có xúc tác lớn hơn khi khơng có xúc tác bao nhiêu lần ?
6: số: 662 lần
10.14 Phản ứng phân hủy amoniac trên platin được thực hiện ở 1000ồCG Thực nghiệm cho thấy tốc độ phản ứng tuân theo phương trình dưới đây: d[NH,] _ Kim, dt Puy) ve-
ở đây kị là hằng số tốc độ phân hủy NHạ ở giai đoạn đâu Hãy giải thắch
quy luật động học của phản ứng
10.15 Phan tng phan hay dinitcoxit (N;O), trên platin ở 7B0ỢC
xảy ra theo phương trình: NạO ỞỞ> Nạ + O Oxi hình thành trong phản ứng hấp phụ mạnh và cần trở sự hoạt động xúc tác của platin Phương
trình tốc độ phản ứng có dạng:
dP KP
Ộdi I+RP
trong đó: P là áp suất của NạO;
?P' là áp suất của O; k và K là các hằng số
Hãy chứng tỏ các số liệu thu được dưới đây phù hợp với phương
trình tốc độ ở dạng tắch phân và tìm giá trị của k và hằng số tắch phân b đốt với phản ứng nghiên cứu
Trang 20225
Phần C
Trang 22
Patt werd obuh A Set aéth 05M
tựa ¡86 6t X nữa Pt 6b [H3 na nuàu 3 quang nệ!h
1M ụtauỲ*tq su groyT 2L, X Ob of iy coh 6d anoyT
fd dad x yar tộib nêb
Và (radi91l) rairtx: 6Í tọg ) Ở id
5b
SỰ TẢI IũN ẨhủN ME fịEl
Worrt 6h nuốn 6[ 2 iồw
binh AB ga VÀ 8 DOOT Qua HỦ ` dat gi tuủi 1V 05 ba x ưẾM
J $ vn
fom ono emigie
L TÓM TẮT LÝ THUYẾT
" ah ool nora nựẠth Tor9 gui nu
is voy
Le Sut dan điện của: a dùng dịch điện phẩm t: PS ie soi Hai
A qk on 5 ^ lại vại ti actu B, Hộ, ob SLi JOU
D6 dan dién L cha một vật Ộdan iat kỹ được xác định bằng công
thức SS y OOGT CÁ
cui Gubub ỏb nguồn 6b 4!)
L
EE mine bliv apb oo &
ác sầu 4 độ, Ộân: điện riêng, lànsbich.đảo sún- điện trổ suất 1ắp
của vật đẫn: :
wiwuda ẹ tội odd n0Ub
8: tiết diện ngang vật dẫn;
ander urpsU]
naib ach oh sb,
oot Tring Hop vat daw la i ich điện Bank #ặ Vad, St hn
thiL sy Te tông thie trên, ta đố: tot9oi đồth grind or eatth doeustidoal
HH ne anh cag aid ov zitol 6h O tot nsod
ữ
Trang 23
228 Chương 11 SỰ TẢI ION TRONG DUNG DICH
Nếu điện trở R được biểu thị bằng ôm, chiều dài 7 bằng em; tiết diện ngang 8 bằng cmỢ thì đơn vị của z là ôm emỢ
Trong thực nghiệm /S = k, k là hằng số bình 1
do đó lo đó % =Ở.k R
Trong hệ đơn vị Sĩ, hằng số bình k được tắnh bằng m7? do đó độ dẫn điện riêng x tắnh bằng ơm Ì.mỢ; vì nghịch đảo của điện trở ôm được
gọi là ximen (Siemen) ký hiệu là S nên x có đơn vị là 8.mỢ trong hệ SI
Đối với dung dịch điện phân sự dẫn điện tăng theo nổng độ do đớ
để đặc trưng khả năng dẫn điện phụ thuộc nồng độ người ta sử dụng
khái niệm độ dẫn điện mol, định nghĩa như sau:
Àm=x/C
với C là nông độ mol
Nếu x có đơn vị tắnh ra S.cmỎ thi Âm = 1000 x/ C và Am c6 don vi la
Siemen.cmỢ.mol'Ợ ,
Trường hợp chất dién phan M,, X, phan ly thanh v, cation héa tri
Z, vA v_ anion héa tri Z thì đại lượng + / C vạ ZẤ hoặc x / C v Z duge gọi là độ dẫn điện đương lượng, ký hiệu là ^
x= 1000 x / g
Cg là nơng độ đương lượng; ^ có đơn vị là S.cmồ.đigỢ
ÀẤ cũng như ^ là những đại lượng phụ thuộc néng độ, được thể biện ở phương trình Kohlrausch
A= ho AVE
Ao 1A dé din điện đương lượng giới hạn ở độ lỗng vơ tan (C > 0);
A là một hằng số đối với một chất điện phân đã cho Công thức
Kohlrausch đúng cho dung dịch loãng của chất điện phân 1 - 1, phân ly hồn tồn Ở độ lỗng vô tận của dung dịch điện phân,
deo = MM, +,
Trang 24BAI TAP HOA LÝ CƠ SỞ 229
A do =O
Công thức này được Ostwald sử dụng để xác định bằng số điện ly
K:
42
K -Ở" No Ao ~ A)
từ đây suy ra đối với chất điện phân yếu: : fase 1 1 a.C
h 0, KX
2) Tốc độ ion và số tải
Tốc độ chuyển động vị [cm/s] của ion phụ thuộc vào cường độ điện trường Đại lượng v/E được gọi là tốc độ tuyệt đối U hoặc linh độ ion
Cường độ điện trường E được tắnh bằng von / em m em
Ủi Ọ vị / E je] hode U [em*/s.von]
$s von
Đối với dung dịch ở độ loãng cao, linh độ ion liên hệ với bán kắnh
lon solvát hóa bằng cơng thức: ,
I2,|-e
U; =
6mnr,
trong đó: e điện tắch co ban cha electron, 1,6.107ồC; n d6 nhét của dung dich
Để đặc trưng cho phần điện lượng do một dạng ion tải qua dung
dịch, người ta dùng khái niệm số tải ion và được định nghĩa bằng biểu
thức:
I,
t; = " ể
5Q, 1
Đối với dung dịch chỉ chứa hai dạng ion (cation và anion) từ biểu
Trang 25
Ẽ U,+U oR, eh
aah de ane dah dos sh unui te blawicld sui eGo su add
Số tải ion được xác định bằng phương pháp Hittorf, theo đó độ
giảm số đương lượng gam chất ở khu anot hay catot tỷ lệ với số tải của
,
ion dương hay ion âm:
Ac, t, AC, ke ich "
TỞỞ=_~Ở SUYTâ rữtxr tra Hee AC, t AC, + AO, Ộ fide fi ete Fey Tee
à AÓy: ĐỒ
và ỞỞỞỞỞ= t._
AC, + AC,
ay ee iS
Tổng độ giảm số đương lượng gam ở hai khủ Ổanot VAG catdt bằng số
đứdngHượng gam chất 'thỏát:ra trên -iỗi điện'Cứcháy'ũrig:bằng số
duong.lugng gami tốặ:ra trên oatơt! cơi a 01HỢ ké mide n6t tiếp: với: binh
điện phân ' u i
Trường hợp, có ,hiện tượng anot! Ộhịa tan trong điện phân thì số tải
của anion được xác 'định thang qua: độ:tăng sổ đương lượng gam chất ở
khu anSE Ưsa eat ce Af ya!
Số tãi ion còn được xác định bằng phương: pháp: ranh gì
theo đó nếu C là số đương lượng gam cation có trong 1 cmỢ dung dịch, a là tiết điện ngang của ống, Ư là độ chuyển rdời của ranh giới di động, Q là số culong đi qua dung dich và F là số Paraday thì
: ne đi
aad THE ashes
i:động,
Dota | /đ{O tin) shige shai những ;ủft HƯưỚC
t5 sỮa d0 1m ab ys
wan dạng ng ude gated onb 6G
i BAI TAB CO 16 GIẢI Ộ' i my H0 THỦSH THỊ TM giv ce rh
Tosser judd wari gb ibiron vot
11.1 Một bình đo độ dẫn điện khi chứa dung dịch HƠI 0,01 MôỢ
điện trở đo được bằng 468 @, kHi chứa dung dich NaCl 0,001 thì điện trở
14 1580 Q, khi chứa dung địch'NaNÓs 0,001 M, điện trổ là 1650 Q Độ
dẫn điện,mo] của dung, dịch NaNO; ở đơ,lỗng vơ,tân bằng 121:@7 cm?
molỢ Xác định: coed eat atid
a) độ dẫn điện riêng của dụng dịch NaNO; 0,001 M;
Trang 26BÀ TẬP HÓA JÝtGƠ SỐ c us ỞỞỞ 28
c) điện trở của bình đo khi chứa HNOƯ 0)001 M yà độ dẫn điện mol
ở độ lỗng vơ tận của dưng:dịch HNO}; Mày
Giải OK AL ged hha ử cáp e5 vụn ili bel bo 2) iby BUD $ %wwoj2M:: (1210001 - Ry yo a 3 Xwmo E ỘT0ng =ỞỞ=Ở= Ở-Ở = 1⁄21.187 @ emỢ 10007Ợ | , b_ k=ZR=1/2E10ệ 1650 =.0,3 emỢ 1000.x _ 1000.k 1000.0,2 ¡iƠ,Rị ,ó 00014468 C1600) Oe | ựt đe a = 428 QẼ cmỢ molỢ
Vận dụng định luật chuyển động độc lập của ion Ừ toll dung Ổdich?
ta có:
unos = Ở re + vao, mmỘ -
TU Tư h
= 428 + 121 - 197 = 422.0 om? molỢ
Độ dẫn điện riêng của dung địch HNO, bing ,
ap #8" 2 469.0,001, aa? ai
4 = a 4 22 10 2 com : 1000
.Ấ , ces
hd pee Abs: tôi chà th 0h tồy tt OHH LOGE LL fish OF
Điện trẻ R 3 bằng,
R= kins Ẽ
LOL ( 3 ih tê
11, 2 Hằng số phân ya của axit propionic ặ it coOH ở 26ồ & bang
Gopi THÊ
1,54.10ồ X4c dinh: tắ hộ HO GEG
ois (@,09.nhan ly Ủ của dụng dịch ^Mtn này khi, độ loãng,
Ữ/mol; ể-
'b)'hồng độ #;O" của túng dich!!!
hs 6) dẫn 'điện moỳ:ở!độỢ loảng với tận biểu ga độ loan đã cho, =
41:8.07 seme polite frit fee Ạ :
Dad une ibe eG ae walt eons
Giải
a) Đặt axit CạH;COOH bằng HA, khi đó từ cân bằng phân ly trọng
Trang 27282 Chương 11 SỰ TẢI ION TPONG'DÚNG DICH
Ủ?C a? aệ
1-Ủ V(1-ơ) Ộ1084Q- a) u
Với K3 1,B4.10Ợ suy ra Ủ = 0,118 hay 11,8% ể
a 0,118
b Ở H,0*} = aC = Ở = ỞỞỞ =11,153.107 nh
À_ 4l động xa
=À/ =Ở=ỞỞ = 3600
Ạ) Ủ no => Reo ` 0118 cmỘ mol
11.3 6 25ồC dung dich KCl 5.10% mol/l được đo trong bình có
hằng sé k = 456,5 mÌ, có điện trở bằng 6;13.10' O, Nước có điện trở bang 8.10Ợ Q Xác định độ dẫn điện mol của dung dich KCI 6 nông độ và
nhiệt độ đã cho poh pee
Gidi
Độ dẫn điện riêng của KCl bang
Xm = Xad - Xn,0
456 456,5
- = 7,39.10ồ 27 mt
61310ồ 810ồ m
Độ dẫn điện mol lên hệ với độ dẫn điện riêng bằng biểu thức
han = 41 C "
với C là nồng độ dung dịch biểu Ổhi bằng mol / mỖ
78910 'm-
ồẼ 510710Ợ mol.mỢồ
Vậy ^ = 1,478.102 Q1 m* molỢ 1
11.4 Bảng dưới đây biểu thị sự phụ thuộc độ dẫn điện rnol của
dung dịch KCI vào nỗng độ ở 25ồC ,
Ạ [mol/] 0,0005 0,001 0,002 0,005 0,01
da fQ"'m?molỎ] 0/01246 0,012374 0,01227 0,012065: 0,011851
Xác định ÀẤ và so với giá trị lý thuyết tắnh theo phương trình Debye - Onsager 6 25ồ C, nước có bằng số điện mơi bằng 78,5 có độ
nhớt nị = 8,9.10^ kg.m 1s 1, ¡
Trang 28-BÀI TẬP HÓA LÝ CƠ SỞ a - 288 -
Ấ được xác định bằng ngoại suy đồ thị À - VC tới = 0
to to 0n, dl
90126 +~=Ở AWE = 901265 Oồ m?molỎ'
90124
90127
Kết quả ngoại suy cho giá trị dw = 0,01265 Q7 anỖ mol HH na Đối với chất điện phân 1 - ] phương trình Pebye - Onsager có dạng
[82410 82410% je ể -
^=A | 82410: Wye
he Unter * enỢ NA c an:
el
Sự thé n, ề, _T bing các giá trị đã cho, cuối cùng thụ được
A= Iw - [6,02 10) +0, 299 0,01265)] ý
A= Aw - 8,92.10ồ VCE
+
Đồ thị cho thấy phương trình Debye - Onsager chỉ nghiệm đúng ỏ khu vực nồng độ rất thấp
11.5 Dung dich BaCl, ở 25ồC có độ dẫn điện riêng x=0,2382 e1
mìỢ Số tai cha BaỢ trong dung dich: bing 0,4875; Tắnh, linh độ U, và Ú đối với ion Ba?" và Cỉ Nông độ dung dịch là 0,01 mol
Trang 29234 Ở Chương 11 SY TAI ION TRONG DUNG DICH!
Gidi ể-
Độ dẫn điện mol của dung dịch BaCl; bằng
0,2382 Q7 m7
= x / 20 = ỞỞỞỞỞ- = 1,191.10? Q7 m? mol
Aon = % 2.0,01.10ồ mol.mệ
Độ dẫn điện mol của Ba?Ợ bằng
Ấ 32BỢ }- 1,(2Bact, |, 1 ẤÌ , (1 : = 1,191.107.0,4375 ` = 0,621.10? Q7 m? molỢ hy (Cl) = i(Apacr, 1, = 1,191.10 (1-.0,4375) = 0,67.10? 2 m? mo! Lãnh độ ion U¡ bằng: UƯ=Aj/E do đó U_., =0,521.102/ 96500 = B,4.10ồ m3 11 lai U,, = 0,67.107 / 96500 = 6,94.10ồ mỖs*V"'
11.6 Xác định bán kắnh ion hyđrat hóa của LáiỢ và NaỢ trong dung
dịch vơ cùng lỗng biết linh độ của chứng bằng 40,1.10Ợ và đ1,9.105
mÊsV'Ì, nước có độ nhớt 0,89 cP
Chú ý: 1P = 0,1 N.s.m = 0,1 kg.m 1s? eb
Gidi
Ban kinh ion trong dung dịch vơ cùng lỗng được tắnh theo công thức
Iz, " heb hte
Trang 30BÀI TẬP HÓA LÝ CƠ SỞ 28ã
Đối với NaỢ, vì có cùng điện tắch với LáỢ nên bán kắnh tỷ lệ nghịch
với linh độ do đó
40,1
r= Ở=.2,4=18A wer BỊ,
NaỔ va Li" có cùng điện tắch song Lá" có kắch thước nhỏ hơn Na"
nên bị hyđrat hóa mạnh hơn : oo
11.7 Để xác định số tải của ion déng va ion clo ngudi ta dién phan dung dich chita 26,9 g/l CuCl; với các điện cực than Sự phân tắch 0,5/ dung địch khu catot sau điện phân thấy có 3,95 g Cu, còn trong 0,5/ dung dịch khu anot sau điện phân có 4,7B g Cu Tìm số tải của ion đồng va ion clo
Gidi
Luong déng cé trong 0,5! dung dich CuCl, trudc dién phan:
26,9 x 63,546 "
foe Meee = 6,357 g 2 x 184,452
Độ giảm lượng đồng khu catot và anot là:
Amx = 6,357 - 3,95 = 2,40 g
Ama = 6,357 - 4,75 = 1,60 g
t _ Am, _ 1,60 = 0i : gab
ệ%Ợ Am, +Am, 1604240 70 - vedi
ae
t clỢ =1-0,4=0,6
11.8 Điện phân dung dịch chứa 14,055 g AgNO, trong 1000 nước bằng các điện cực bạc Trong điện phân có 0, 1020g bac thoat ra trên catot Sự phân tắch khu anot cho thấy có ỷ,4109g bạc trong 40g nước Xác định số tải của ion bạc và ion nitrat
Giải
Xác định lượng AgNO; có trong 40g nước trước điện phân TC
Trang 31- 986 Chương 11 SỰ TẢI ION TRONG DUNG DICH:
Lượng bạc ứng với 0,õ622 g AgNO;
0,5622 x 107,9
=.0,3571 g 169,9
Sau điện phân lượng bạc là 0,4109 g ở khu anot, so với lượng bạc trước điện phân (0,3571 g) có sự tăng, chứng tỏ có biện tượng anot héa
tan ri
Nếu như khơng có sự tải ion thì lượng bạc sau điện phân sẽ bằng
i rod
0,3571 + 0,1020 = 0,4691 g`
Sự giảm lượng bạc ở khu anot là do sự tải ion bạc, sẽ bằng
0,4591 - 0,4109 = 0,0482 g
Độ giảm lượng bạc ở khu catot bằng hiệu giữa lượng bạc thoát ra
trên catot và lượng bạc chuyển tới khu catot:
0,1020 - 0,0482 = 0,0528 g
0,0482
+ =ỞỞỞỞỞẤ~=(0,4725
- 0,0482 + 0,0538
-= 1-0,4725 = 0,275
11.9 Một dòng điện cường độ đmA được chuyển qua dung dịch - chứa trong ống điện phân hình trụ đường kắnh 8 mm, làm ranh giới 2
dung dịch HƠI và NaCl dịch chuyển một đoạn với tốc độ 0,085 mms
Dung dịch HCI có nồng độ 0,01 mol/ Xác định số tải ion HỢ
Giải
Trong 1 s điện lượng chuyển qua dung dịch là 5.10 Ê culông `
Số mol ion HỈ đi qua tiết diện ngang của ống điện phân bằng
B101, H : rạn
96500
Lượng ion HỶ di qua tiết điện ngang trong 1 s sẽ bằng lượng ion có trong thể tắch dung dịch có tiết diện ngang nrỢ = 2(4.10ồ)* va độ dai
Trang 32BAI TAP HOA LÝ CƠ SỞ 237
510ồ.t
ỞỞỞỞỞ* = x(4.10 3ồ 0,085.10 0,01.102 96500
SUY ra tie = 0,824
11.10 6 25ồC dé din điện riêng của dung dich AgCl bao héa bing
2,68.10* S.mỎ Dé dan điện riêng của nước bằng 0,86.10* S.mỎ Dé
dẫn điện mol giới hạn của dung dich AgNO3, HCl, HNO, 4 25ồC bang
1,383.10; 4,26.10%, 4,21.107 S.mỖ.molỎ Tinh dé tan cha AgCl trong
nước ở nhiệt độ đã cho
Giải
Độ dẫn điện riêng của dung dịch AgCl bão hòa bằng tổng độ dẫn
điện riếng của chất tan AgCl và của dung mơi nước, do đó:
Xagcl = Xda ~ Xu,o = (2,68 ~ 0,86).10'= 1,82.10 S.mỎ
Độ dẫn điện mol của AgCl bằng
din (AgCl) = Xagcr / C
C 1a nông độ (tức là độ tan) của AgCl
Vi AgCl 1a chat dién phan mạnh, rất ắt tan nên có thể chấp nhận
Àm (AgCl) chắnh là Am, ề (AgCĐ do đó ;
An, + (AgOI) = Am, < (AgNOƯ) + AẤ,, ề CCD - Am, + NO) Ẽ
= (1,88 + 4,26 - 4,21).10? 8.mẼ.molỢ
= 1,88.10Ợ 8.m?.mol'Ợ
Độ tan C bằng:
C= Zager / Am, 0 (AgCl)
= 1,82.10% / 1,38.107
= 1,382.10? mol.m?
= 1,32.10ồ mol/l (1,89.107 g/d)
lll BAI TAP TỰ GIẢI
11,11 Xác định độ dẫn điện mol và độ dẫn điện đương lượng của
Trang 33238 Chương 11 SỰ TẢI ION TRONG DUNG DỊCH
0,624 g/ 100 cmỂ, đo trong bình có hằng số bình 153,7 mỢ, bằng 520 ẹ ở
25ồC
DS: 1,182.10? S.m* mol; 0,59 S.mỖ.dlgỎ
11.12 Điện trở của dung dịch BaCl; ở 2đồC (bình đo có hằng số
bằng 150 m) phụ thuộc nồng độ, được cho đưới đây
C [mol/ 2] 0,0002 0,0005 0,001 0,002
R[Q] 27520 11160 5680 2905
Xác định độ dẫn điện mol giới hạn của BaCl; trong dưng dich vơ
cùng lỗng ở 25ồC
Đ6: 2,8.10 S.mỢ.mol'"
11.18 Bình đo độ dẫn điện được chuẩn hóa bằng dung dịch KCI
0,01 M (x = 1,4087.10ồ S.cmỢ) Dién trổ đo được bằng 688 @ Xác định:
a) hằng số bình;
b) độ dẫn điện mol của dung dịch AgNO; 0,01 M được đo trong
bình đã chuẩn hóa ở trên biết điện trở của du::g dịch này bang 777 Q
ĐĐS: 1,089 emỢ, 124,7 8.mỢ.mol
11.14 Cho các đữ kiện sau ở 25ồC
Xe [S.mỢ.molỢ]
HCl Na(CHạCOO)
Xác định Am,Ừ đối với CHạCOOH; biết rằng CH;COOH 0,01 M có
XẤ = 14,3 S.mÊ.mol, Tìm độ phân ly Ủ của dung dịch CH;COOH 6 néng
độ đã cho `
2S: 390,6; 3,66%
Trang 34BAI TAP HOA LÝ CƠ SỞ - 239
điện trở đo được là 5771 O Xác định độ dẫn điện mol:của dung dịch axit
này 7 ; /
DS: 10,4 S.m? mol
11.8 Một ống thủy tỉnh có gắn điện cực ở hai đầu, chứa một dung
dịch NaCl ở dạng thạch có lẫn vài giọt NaOH và phenolphtalein
Khoảng cách hai điện cực bằng 1,53 cm Nối hai điện cực với một nguồn điện một chiều điện áp 12 V Sau 5 ph một dải thạch không màu được tạo ra, có chiều dài 1,2 em (do sự di chuyển của ion) Tắnh tốc độ tuyệt đối U của NaỢ
6: B,1.10' cmồ.g',V1
11,17 Xác định tốc độ tuyệt đối U của ion MnO; nếu sau 10 ph
hiệu giữa hai mức dung dịch KMnOƯ quan sát được là 2,õ cm biết khoảng cách hai điện cực tiếp xúc với dung dịch KMnO, là 16,13 cm và hiệu thế giữa hai điện cực là 120 V
DS: 5,6.10% emÊ.sỢ.V' 11.18 Xác định tốc độ tuyệt đối U của NH; néu độ dẫn điện riêng của dung dich NH,Cl 0,0001 M bang 1,29.10ồ Q"cmỢ va linh dé ion Cl
bang 64,9 QỎ'em?molỢ
DS: 6,6.10% cm?.s1.V"
11.19 Dùng phương trình Debye-Onsager dé tắnh độ dẫn điện
mol của dung dịch KNQƯ ở 2đồC nếng độ 0,009 M Xác định độ dẫn điện
riêng của dung dịch này Tìm điện trở của dung dịch KNO; ở nêng độ đã cho biết tiết diện điện cực là 1 emỢ và đặt cách nhau 10 em, AẤ = 144,9
@} cmÊmoL},
: DS: 115,8 @Ợ cm?mol'1
11.20 Điện phân một dung dich CuCl; 0,01 N thì trên catot thoát
ra 0,817õ g Cu Độ giảm CuCl; ở khu catot tắnh theo Cu là 0,190 g
Xác định số tải của ion đồng và ion clo
Trang 35240 Chương 11 SỰ TẢI ION TPONG DUNG DICH
11.21 Độ dẫn điện mol ở độ loãng vé tan cha LiCl 6 25ồC bang 115 @' cm molỢ Số tải của Lit trong dung dịch này là 0,33 Ở 25ồC độ
dẫn điện mol giới hạn đối với CHạCOONH, bằng 114,7 @Ẩ emÊmol'!, Số
tai cha ion CH3COO là 0,36 Tìm độ dẫn điện mol giới hạn đối với
CH;COOLi
DS: 79,3 2) cmỖmol"
11.22 Tốc độ tuyệt đối của ion canxi và ion nitrat khi cường độ
điện trường bằng 1V/cm, là 0,00062 và 0,00074 cm2sV'}, Xác định số
tải của CaỢ" và NO; trong dung dịch Ca(NOa);Ư
DS: 0,456; 0,544
11.28 Cho một đồng điện mét chiéu di qua dung dich CdCl, dat giữa hai điện cực platin trong một giờ với cường độ dòng 0,2 A Số tải ion
CdỎ bing 0,414 Xác định độ giảm CdCl; ứa gam) ở hai khu catot và anot
DS: 0,2831; 0,4008 11.24 Dung dịch ZnCl; 0,15 M được điệ a phân với anot bằng Zn ỔSau điện phân khu anot chứa 0,8907 g ZnCl, trong 38,6 ụ nước, khu
catot chứa 0,6560 g ZnClạ, trong 37 g nước Lượng Ag thoát ra trên catot của culong kế là 0,2728 g Xác định số tải của ZnỢ' và CT
DS: 0,417; 0,583 11.25 S6 tai cha H* trong dung dịch HƠI 0,05 M được xác định bằng phương pháp ranh giới di động Với cường độ dòng 0,003 A ranh giới đã quét một thể tắch dung dịch bằng 0,1586 cm? trong 5 ph 11 s
Tìmt H : :
DS: 0,82
11.26 Người ta sử dụng phương pháp ranh giới di động để xác
định số tải của HỶ, theo đó với điện áp 15 V và khoảng cách giữa hai điện cực 10cm, ranh giới dịch chuyển được một đoạn 3 cm sau 10 ph 13 s Xác định tốc độ tuyệt đối của HỶ và độ dẫn điện mol của ion này
Trang 36BÀI TẬP HÓA LÝ CƠ SỞ : 241
11.97 Để xác định số tải ion NiỢ bằng phương pháp ranh giới di
động người ta dùng dung dich NiSOƯ 0,02 N đặt trong ống đường kắnh 1,5 cm Cho dòng điện 0,002 A đi qua dung dịch trong 3 h Xác định độ
chuyển đời của ranh giới di động nếu t gà = 0,404
DS: 2,56 cm
11.28 Dé xác định số tải người ta điện phân dung dich HCl 0,1 M
ở 25ồC với hai điện cực platin Quá trình điện phân làm 34,2 mg Cu thoát
ra trên catot của culông kế đồng mắc nối tiếp với bình điện phân Sau điện phân néng dé cia 50 cm? dung dich khu anot bang 0,0821 mol/l
a) Xác định số tải của HỢ và CT trong dung dịch;
b) Nếu lấy 50 cmỢ dung dịch khu catot đem phân tắch thì nồng độ dung dịch này là bao nhiêu ?
DS: 0,83; 0,17; 0,0963 M
11.29 Dữ kiện dưới đây được dùng để xác định số tải bing
phương pháp ranh giới di động đối với dung dịch KCI 0,1 M Dung dịch
LiCI1 0,065 M được dùng làm chất chỉ thị
{Mac Innes, Smith, J.Am Chem Soc 45, 2246 (1923)]:
.Cường độ dòng 5,893 mA
Tiết điện ngang của ống điện phân 11,42 mmỢ
Tốc độ dịch chuyển của ranh giới 0,0263 mm.sỢ
Nhiệt độ 25ồC
Cho biét dé din dién riéng cia dung dich KCl 0,1 M 6 25ồC bang
1,29 O'mỢ, hãy xác định số tải va tốc độ tuyệt đối của ion K*
DS: 0,492; 6,58.10ồ mỖs"v"
11.30 Điện phân dung dich chita 3,69 g AgNOs trong 1 kg nước ở
25ồC Su phan tich dung dich khu anot cho thấy có 0,1180 g AgNO; trong 28,14 g nước Lượng Ag thoát ra trên catot của culông kế bạc bằng
0,0390 g Xác định số tải của AgỢ và NO,
Trang 37242 Chuong 11 SY TAIION TRONG DUNG DỊCH
11.31 Ở 25ồC độ dẫn điện riêng của dung dịch SrSOƯ bão hòa là
148.10Ợ ẹ m1, Mặt khác nước dùng để điều chế dung dịch bão hòa
SrSQƯ, có độ dẫn điện riêng bang 1,.101m1 Độ dẫn điện mol ở độ lỗng vơ tận đối với ion ail va 580? bang 5,95.10ồ va 8.107 a"),
molỢ Xác định độ tan của SrSO, ong nude 6 25ồC
DS: 5,25.107 mol/l
11.32 Tinh dé tan cha PbSO, trong nuéc 6 18ồC biét rằng độ dẫn điện riêng của dung dịch PbSOƯ bão hòa ở nhiệt độ đã cho bang 1,65.10ồ Om" so véi độ dẫn điện riêng của nước nguyên chat Mặt khác linh độ
giới hạn của PbỢ* va SOệ bang 6,26.10ồ va 7,1.10ồ mỖs"V",
DS: 6,4.10ồ mol
11.33 Tim tich sé tan T déi véi AgCl biết rằng Yager = 2.107 Sm? 6 25ồC vA chấp nhận rằng A ~ Aw; dd din dién mol gidi han déi véi Ag*
iva CY bang 6,192.10 va 7,634.10ồ S.m* molỢ
Trang 38243
Chương 12
PIN DIEN VA DUNG DICH
I TÓM TẮT LÝ THUYẾT
1 Thế điện cực và sức điện động của pin điện
Trên ranh giới phân chia hai pha gồm một tấm kim loại được dùng làm điện cực (vật dẫn loại một) và dung dịch điện phân (vật dẫn loại hai), xuất hiện một hiệu thế được gọi là thế điện cực có độ lớn được xác
định bằng phương trình Nernst :; Ổ
trong dé R là hằng số khắ, bằng 8,814 J/K.mol;
T là nhiệt độ tuyệt đối;
F la s6 Faraday, bang 96.500 culéng/mol;
n là số electron trao đổi trong phản ứng điện cực
OX + ne = Red
@' là thế điện cực chuẩn của điện cực; [OXI, [Red], là nêng độ (hoạt
Trang 39244 Chương 12 PIN ĐIỆN VẢ DUNG DICH
ỞỞỞỞ Chương 12 PÍN ĐIỆN VÀ DỤNG DỊCH
6 25ồC, thay R, F bằng trị số tương ứng và chuyển logarit tự nhiên sang logarit thập phân, phương trình Nernst ở trên trở thành
dạng hay được sử dụng hơn :
ụ 0059 [OX]
= + ]
ere n Ế Red]
hi ghép hai điện cực vào nhau theo một quy ước nào đó ta được một pin điện Theo quy ước quốc tế, pin điện được hình thành từ điện cực được gọi là anot được xếp ở bên trai so dé pin điện trên đó xảy ra sự
oxi hóa và điện cực catot trên đó xảy ra sự khử, được xếp ở bên phải sơ
đề Tỷ dụ với pin Daniell ta có sơ dé:
Zn [ZnSO, (C,) |.1 CuSO, (C2) | Cu
Trường hợp thế khuếch tán giữa hai dung dịch tiếp xúc nhau _ không được bỏ qua thì sơ đề pin Daniell được viết :
Zn |ZnSO, (C;) | CuSO, (C2)| Cu
Hiệu thế đo được đối với pin điện khi khơng có địng điện lưu thơng trong mạch được gọi là sức điện động E (.đ.đ) của pin:
E= 9p - or
với p và r là thế điện cực của điện cực phải (catot) và điện cực trái (anot) Với cách tắnh này s.đ.đ bao giờ cũng dương vì sẽ ứng với phản ứng tự diễn biến trong pin khi anot và catot của pin được đoản mạch
bằng một dây dẫn
-AG = n.F.E
Phuong trinh Nernst đối với điện cực phải (catot) của pm Daniell
ứng với sự khử Cu?Ợ
Cu?! +9e Ở Cu 0,059 -
+ _Ở: [Cu]
0
PP ~ Por icy = P rio
Đối với điện cực trái trên đó có sự oxi hóa Zm :
Zn == Zn**+2e
Trang 40BÀI TẬP HÓA LÝ COSỞ _ 245 0,059 2 = Pp.2 9, a Igữn?Ợ] ể S.d.d E bang 0,059 [Zn] ể 2+ ss 0050 Lan ] [Cu]
#ồ là s.đ.đ chuẩn của pin Daniell trong đó xảy ra phan ứng: -:
ty Zn?' + Cu Zn + Cu?*
2 Nhiệt động lực học về pin điện
Ba đại lượng nhiệt động lực cơ bản đặc trưng cho phan ứng hóa học trong pin điện được xác định nhờ đo s.đ.đ và hệ số nhiệt độ của s.đ.đ của pin điện
-AG = nFE oE ss -() =n ar), AH = AG + TAS gi ae s- II | oE Ừ 2 h
AH = Qui, còn ari} = Q, từ đây thấy răng nhiệt của quá
P
trình thuận nghịch nhiệt động lực và hiệu ứng nhiệt AH của q trình
khơng thuận nghịch liên hệ với nhau qua công điện Amex do hệ sinh ra
Qkin = Ở Qin - A'max a G@[ tờ
3 Một số ứng dụng của sự đo s.đ.đ
s Xác định pH : Cơ số của phương pháp đo pH dựa vào s.đ.đ là lập