2012/2013 tavaszi félév 9. óra

Átírás

1 2012/2013 tvszi félév 9. ór Elektródpotenciálok, Stndrd elektródpotenciál foglm Egyszerű fémelektródok, oxelektródok (pl. Sn 2+ /Sn 4+ ) ph-függő redoxelektródok (pl. Mn 2+ /MnO 4, Cr 3+ /Cr 2 O 7 2 ) Másodfjú elektródok, gázelektródok (elsősorn H 2 /2H +, 2OH /O 2, 2Cl /Cl 2 ) Benkő Zoltán jegyzet: 9. fejezet Eredeti Veszprémi T. (digitálisn Csonk G) jegyzet: X. fejezet Gykorlt nyg: itt z Okttás fülön elül z Egyé ktegórián Kémii számítások keresztféléveseknek tvsz menüt kell válsztni! (Kémii lpok) és 1

2 Fontos tudnivlók elektródpotenciál (ε) : stndrd hidrogénelektródhoz (ε = 0 V) viszonyított potenciál + z ne- 0 0,0591 lg z Nernst-egyenlet: (F: Frdy állndó: 96485C/mol) RT 0 ln 0 0,0591 lg M zf z Első fjú fém elektródok: (fém merül ionji oldtá) M z+ + ze M z oxielektródok: inert fémől (például pltin) és z zt körülvevő oldtól állnk, z oxidált és redukált form is z oldtn tlálhtó. ph-függő elektródok: hidrogén- vgy hidroxidionok is szerepelnek félcellegyenleten, ezeket is figyeleme kell venni megfelelő htványon z elektród potenciál számításkor Gáz elektródok: Nernst egyenlete gáz állpotú form prciális nyomását ehelyettesíteni, úgy, hogy elosztjuk normál légköri nyomássl (101325P) (Kémii lpok) és 2

3 ph=-log[h 3 O + ] poh+ph=14 [H 3 O + ]=10 -ph Mólok szám: n=m/m w Molritás: C=n/V Sűrűség: r=m/v 0 RT ln zf 0 0,0591 lg z 9.2. péld: (Benkő-jegyzet) Állpítsuk meg zon krómelektród elektródpotenciálját 25 C-on, mely 3,00 tömeg%-os és 1,004 g/cm 3 sűrűségű Cr 2 (SO 4 ) 3 -oldt merül! ε (Cr 3+ /Cr) = 0,744 V, M(Cr 2 (SO 4 ) 3 ) = 392 g/mol. (Kémii lpok) és 3

4 ph=-log[h 3 O + ] poh+ph=14 [H 3 O + ]=10 -ph Mólok szám: n=m/m w Molritás: C=n/V Sűrűség: r=m/v 0 RT ln zf 9.3. péld: (Benkő-jegyzet) Állpíts meg zon ólom elektród elektródpotenciálját 25 C-on, mely P 3 (PO 4 ) 2 -r telített vizes oldt merül. L[(P 3 (PO 4 ) 2 ]=6, , ε (P 2+ /P)= 0,126 V. 0 0,0591 lg z (Kémii lpok) és 4

5 ph=-log[h 3 O + ] poh+ph=14 [H 3 O + ]=10 -ph Mólok szám: n=m/m w Molritás: C=n/V Sűrűség: r=m/v 0 RT ln zf 9.4. péld: (Benkő-jegyzet) Mekkor Ni(OH) 2 -r nézve telített, 9,00 ph-jú pufferoldt merülő fém nikkelelektród potenciálj? L[Ni(OH) 2 ]= 5, , ε (Ni 2+ /Ni) = 0,257 V. 0 0,0591 lg z (Kémii lpok) és 5

6 ph=-log[h 3 O + ] poh+ph=14 [H 3 O + ]=10 -ph Mólok szám: n=m/m w Molritás: C=n/V Sűrűség: r=m/v 0 RT ln zf 0 0,0591 lg z 9.7. péld: (Benkő-jegyzet) Állpítsuk meg zon pltinelektród elektródpotenciálját 25 C-on, mely következő összetételű elektrolit merül: c(ce(no 3 ) 3 )=0,200 M és c(ce(so 4 ) 2 )=0,500 M. ε (Ce 4 +/Ce3+)=+1,720 V. (Kémii lpok) és 6

7 ph=-log[h 3 O + ] poh+ph=14 [H 3 O + ]=10 -ph Mólok szám: n=m/m w Molritás: C=n/V Sűrűség: r=m/v 0 RT ln zf 0 0,0591 lg z 9.8. péld: (Benkő-jegyzet) Htározzuk meg zon pltinelektród potenciálját, mely következő elektrolit merül: 100 cm 3 elektrolitn pedig 2,280 grmm FeSO 4 és 0,800 grmm Fe 2 (SO 4 ) 3 vn feloldv. M(FeSO 4 ) = 152,0 g/mol, M[Fe 2 (SO 4 ) 3 ] = 400,0 g/mol, ε (Fe 3+ /Fe 2+ ) = +0,781 V. (Kémii lpok) és 7

8 ph=-log[h 3 O + ] poh+ph=14 [H 3 O + ]=10 -ph Mólok szám: n=m/m w Molritás: C=n/V Sűrűség: r=m/v 0 RT ln zf 0 0,0591 lg z 9.9. péld: (Benkő-jegyzet) Összeöntünk 100 cm 3 0,200 mol/dm 3 koncentrációjú Hg 2 (NO 3 ) 2 -oldtot és 150 cm 3 0,500 mol/dm 3 koncentrációjú Hg(NO 3 ) 2 -oldtot. Htározzuk meg z oldt merülő pltinelektród potenciálját! Az oldtok térfogtát vegyük összedhtónk. ε (2Hg 2+ /Hg 2 2+ ) = +0,920 V. (Kémii lpok) és 8

9 ph=-log[h 3 O + ] poh+ph=14 [H 3 O + ]=10 -ph Mólok szám: n=m/m w Molritás: C=n/V Sűrűség: r=m/v 0 RT ln zf 0 0,0591 lg z péld: (Benkő-jegyzet) Mekkor fém pltinelektród potenciálj, mely következő összetételű oldt merül: [Cr 3+ ] = 0,100 mol/dm 3, [Cr 2 O 7 2 ] = 0,0500 mol/dm 3, és z oldtn ) ph = 1,00, ) ph = 4,00. ε (Cr 2 O H + /2Cr 3+ ) = +1,360 V Cr 2 O 7 2 (q) + 14 H + (q) + 6 e 2 Cr 3+ (q) + 7 H 2 O (f). (Kémii lpok) és 9

10 ph=-log[h 3 O + ] poh+ph=14 [H 3 O + ]=10 -ph Mólok szám: n=m/m w Molritás: C=n/V Sűrűség: r=m/v péld: (Benkő-jegyzet) Mekkor 0,0325 mol/dm 3 H + -ionkoncentrációjú oldt merülő uorékoló H 2 -elektród potenciálj, h hidrogéngáz normál légköri nyomású? 0 RT ln zf 0 0,0591 lg z (Kémii lpok) és 10

11 Házi feldt Benkő jegyzet:9.1, 9.6, 9.11, 9.25, Veszprémi jegyzet: (Kémii lpok) és 11

12 Gykorló példák 1. pót zh-r Mennyi ml tömény sósv szükséges 500 ml 2 mólos sósv elkészítéséhez. A cchcl 35tömeg% HCl-t trtlmz, s sűrűsége 1.18 g/ml? (Kémii lpok) és 12

13 Példák egyenlet rendezés ngyon sok rendezendő egyenlet vn jegyzeteken!! Pl. Benkő jegyzet oldl! 105) P + H2SO4 = H3PO4 + SO2 + H2O 101) KI + FeCl3 = I2 + FeCl2 + KCl 119) Cu + HNO3 = Cu(NO3)2 + NO2 + H2O 130) ClO3 - + Fe 2+ + H + = Cl + Fe 3+ + H2O 102) I2 + N2S2O3 = NI + N2S4O6 171) Ag2S + HNO3 = AgNO3 + S + NO2 117) KMnO4 + HCl = Cl2 + MnCl2 + KCl + H2O 238) P + KOH = KH 2 PO 2 + PH 3 (Kémii lpok) és 13

14 Gykorló példák 1. pót zh-r Hány g KCl válik ki 1500 g 60 C-on telített vizes KCl oldtól, h 0 C-r hűtjük? Az oldhtóság 0 C-on 28.6 g KCl/ 100 g H 2 O. Az oldhtóság 60 C-on 45.6 g KCl/ 100 g H 2 O. (Kémii lpok) és 14

15 Áltlános gáztörvény: pv=nrt R=8.314 J/molK Mólok szám: n=m/mw Molritás: c=n/v péld: (Benkő jegyzet) 6,880 grmm hexánt elégetve mekkor térfogtú P nyomású és 300,0 K hőmérsékletű CO2 gáz keletkezik? Feltételezzük, hogy keletkező vízpár teljesen kicspódik. Hány grmm vízpár cspódik ki? Az égés rendezendő egyenlete: C 6 H 14 + O 2 = CO 2 + H 2 O. Ar: H: 1,0; C: 12,0; O: 16,0 (Kémii lpok) és 15

16 Áltlános gáztörvény: pv=nrt Prciális nyomás és térfogt: p i =x i *p összes V i =x i *V összes p összes =p 1 +p 2 +p 3 + +p N. V összes =V 1 +V 2 +V 3 + +V N. Gázelegy sűrűsége: r=p*m w /RT Átlgos móltömeg: M w,átlg =x 1 *M w,1 +x 2 *M w,2 + Reltív sűrűség: Pl. r rel = r kérdés /r H2 Reltív pártrtlom: j=p(t)/p(t) 0 R=8.314 J/molK péld: (Benkő jegyzet) Egy szo méretei: 4,00 m *5,30 m *3,20 m. A szoán 101,31 kp nyomású, 298,0 K hőmérsékletű szárz levegő (21,0 térfogt% O2, 79,0 térfogt% N2) vn. Felmosás során legfelje mekkor térfogtú víz orulht ki pdlór, hogy nnk teljes mennyisége el tudjon párologni? Mi lesz szo levegőjének mólszázlékos, illetve tömegszázlékos összetétele egyensúlyn, h feltételezzük, hogy szoáól nem tud eltávozni sem levegő, sem vízpár? A víz gőztenziój 298 K hőmérsékleten: 3,17 kp. Ar(N): 14,00; Ar(O): 16,00. Mólok szám: n=m/mw 16

17 Áltlános gáztörvény: pv=nrt R=8.314 J/molK Mólok szám: n=m/mw Molritás: c=n/v péld: (Benkő jegyzet) 94,500 grmm lumíniumot sósvn oldv hány grmm lumínium-klorid állíthtó elő z lái rendezendő egyenlet lpján? Mekkor térfogtú 10,00 tömeg%-os, 1,105 g/cm 3 sűrűségű sósvoldt szükséges rekcióhoz, h zt 10,00% feleslegen lklmzzuk? Al + HCl = AlCl 3 + H 2 Reltív tomtömegek: Al: 27,0; H: 1,0; Cl: 35,5. (Kémii lpok) és 17

18 Q(J)= C (J/ C)* (T 2 -T 1 )( C) Q = c*m* T= c m *n* T Q ledott +Q felvett =0 Q olv = L olv *m=l olv,n *n Mólok szám: n=m/mw péld: (Benkő jegyzet) Egy hőszigetelt edénye 1,000 kilogrmm tömegű, 20,0 C hőmérsékletű vizet öntünk, mjd elehelyezünk egy 100,0 C hőmérsékletű, 3,000 kilogrmm tömegű rézkockát. Mekkor kilkuló közös hőmérséklet? A víz és réz hőkpcitás: c(víz) = 4,182 kj/(kg C), c(réz) = 0,385 kj/(kg C). (Kémii lpok) és 18

19 Q(J)= C (J/K)* (T 2 -T 1 )(K) Q = c*m* T= c m *n* T Q ledott +Q felvett =0 Q olv = L olv *m=l olv,n *n Mólok szám: n=m/mw péld: Mekkor szilárd nátrium-hidroxid stndrd moláris képződéshője, h dott következő folymt stndrd rekcióhője? 2 NOH (sz) + CO 2 (g) = N 2 CO 3 (sz) + H 2 O (f) r H = 171,3 kj. Adottk továá következő stndrd képződéshők: k H (N 2 CO 3 (sz)) = 1130,8 kj/mol, k H (CO 2 (g)) = 393,5 kj/mol k H (H 2 O (f)) = 285,8 kj/mol. (Kémii lpok) és 19