Uczelnia, wydział, kierunek:

Politechnika Wrocławska; Wydział Chemiczny; biotechnologia

Kurs, semestr, prowadzący:

Chemia fizyczna 2 – ćwiczenia; semestr 07z; dr inż. Tomasz Misiaszek

Notatka zawiera:

szkice rozwiązań zadań z ćwiczeń

Listy zadań na stronie:

http://eportal-ch.pwr.wroc.pl/

Uwaga:

Notatkę można używać tylko w celach niekomercyjnych. Notatka może zawierać błędy

lub być niekompletna. Każdy korzysta z niej na własną odpowiedzialność.

Więcej notatek na stronie:

http://www.sny.one.pl/

e-notatka chemia

fizyczna 2.pdf

SNy: Biotechnologia Studenckie Notatki Cyfrowe

Mateusz Jędrzejewski (sny@sny.one.pl)

e-notatka chemia fizyczna 2.pdf

2008/03/05 18:03

SNy: Biotechnologia Studenckie Notatki Cyfrowe www.sny.one.pl

1 Lista 1 – Adsorpcja

Zadanie 1.

…

Zadanie 2.

…

Zadanie 3.

…

Zadanie 4.

…

Zadanie 5.

…

Zadanie 6.

…

e-notatka chemia fizyczna 2.pdf

2008/03/05 18:04

SNy: Biotechnologia Studenckie Notatki Cyfrowe www.sny.one.pl

2 Lista 2 – Napięcie powierzchniowe

Zadanie 1.

…

Zadanie 2.

…

Zadanie 3.

…

Zadanie 4.

…

Zadanie 5.

…

e-notatka chemia fizyczna 2.pdf

2008/03/05 18:04

SNy: Biotechnologia Studenckie Notatki Cyfrowe www.sny.one.pl

3 Lista 3 – Równowagi kwasowo-zasadowe

Zadanie 1.

…

Zadanie 2.

…

Zadanie 3.

…

Zadanie 4.

…

Zadanie 5.

…

Zadanie 6.

…

e-notatka chemia fizyczna 2.pdf

2008/04/11 18:44

SNy: Biotechnologia Studenckie Notatki Cyfrowe www.sny.one.pl

4 Lista 4 – Współczynniki aktywności, iloczyn rozpuszczalności, schematy ogniw

Zadanie 1.

…

Zadanie 2.

…

Zadanie 3.

…

Zadanie 4.

…

Zadanie 5.

…

Zadanie 6.

…

e-notatka chemia fizyczna 2.pdf

2008/04/11 18:45

SNy: Biotechnologia Studenckie Notatki Cyfrowe www.sny.one.pl

5 Lista 5 – Ogniwa I

Zadanie 1.

Dane: Pb, PbSO | HSO 0,01 mol/kg | GeO, Ge

Szukane: (SEM ogniwa)

Reakcja w lewym półogniwie: Pb SO PbSO 2

Reakcja w prawym półogniwie: GeO 4H O! 4 Ge 6HO

Sumarycznie: 2Pb 2SO GeO 4H O! 2PbSO Ge 6HO

a) SEM jako różnica potencjału półogniw: Pb, PbSO# | H$SO# | GeO$, Ge % & ' H(O) * GeO$, Ge+ & SO#$,*PbSO#, Pb+ & -./ ln 12SO#$,$ ·2H(O)# + -./ ln 4SO#$, · 4H(O)

Aktywności pozostałych składników są równe jeden.

Standardowe potencjały półogniw zawsze zapisujemy względem lewego standardowego

ogniwa wodorowego. Więc półogniwo prawe pozostaje prawym, natomiast lewe zapisujemy

jak prawe: Pt, H6 1 |H O!4 17 SO *89:;, 89 b) SEM jako funkcja średniej aktywność HSO w roztworze:

Wzór ogólny na średni współczynnik aktywności jonów:

<= ><!?) · <?,@ AB))B,

Więc <H(O) · <SO#$,:

<= <! · <1 A$)A C <= <! · <

Siła jonowa roztworu wynosi: D 1 E FG · HG 1 I SO#$, · &2 H(O) · 1J 1 · 6 SO#$, 3 3 · 0,01 0,03

Prawo Debye'a-Hückla:

log <= & 0,509 · H! · |H|√D1 √D

log <= & 0,509 · 1 · |&2|√0,031 √0,03 &0,15029 C <= 10O,1POQ 0,707

SEM:

+ -./ ln 4SO#$, · 4H(O) + -./ ln SSO#$,S+ · <SO#$, · SH(O)$S+$ · <H(O)

+ -./ ln SSO#$,S+ · SH(O)$S+ -./ ln <SO#$, · <H(O)

+ -./ ln SS+ · T SS+U$ -./ ln <= + -./ ln 4 · T SS+U( -./ ln <= &0,1500 & &0,359 V, 1·QV·QWVP ln4 · 0,01 V, 1·QVQWVP ln 0,707 0,209 O,OPQ1 log4 · 10W 3 · O,OPQ1 log0,707 0,209 & 0,15958 & 0,01335 0,036 V

gdzie + to molalność standardowa: + 1 mol/kg

e-notatka chemia fizyczna 2.pdf

2008/04/11 18:45

SNy: Biotechnologia Studenckie Notatki Cyfrowe www.sny.one.pl

6 Uwaga:

Jak uwzględnić efekt wspólnego jonu?

Dany jest roztwór nasycony z osadem SrF. Dodano 1 M NaF. Iloczyn rozpuszczalności:

^ 4Sr$) · 4F, SSr$)S+ · TSF,S+ U <= SSrF$S+ · TSSrF$!SNaFS+ U <= SSrF$S+ · TSNaFS+ U <=

Ponieważ SrF$ _ NaF (znaczniej mniejsze).

Zadanie 2.

Dane: ` 298 K, ^Ag#FeCNd 1,5 · 101, Ag | Ag! 41e Ag! 4 | Ag

Szukane:

Dla ogniwa stężeniowego (H 1:

0 & -.f/ ln 2A2$ -./ ln 2$2A

(2) Dane: FAgNO( 0,01 M Szukane: 41

AgNO Ag! NO

D 1>FAg) · 1 FNO(, · &1@ 1>FAgNO( FAgNO(@ FAgNO( 0,01

log <Ag) & 0,509 · 1 · √D1 √D & 0,509 · 1 · √0,011 √0,01 &0,04627 C <Ag) 10O,OWh 0,899 4Ag) FAg) · <Ag) 0,01 · 0,899 0,00899 41

(1) Dane: F1 FK#FeCNd 0,025 M, i1 35 cm , F FAgNO( 0,01 M, i 25 cm Fk1 lAmAmA!m$ O,OP· PP! P 0,0146 M Fk l$m$mA!m$ O,O1·PP! P 0,0417 M

AgNO Ag! NO KFeCNW 4K! FeCNW 4Ag! FeCNW KFeCNW

Jest nadmiar żelazo-cyjanianu, niech przereagują wszystkie kationy srebra: FAg)końcowe p 0. FFeCNd#,końcowe Fk1 & 1Fk 0,0146 & 1 · 0,0417 4,175 · 10 M

Aktywności Ag! trzeba liczyć ze stałej równowagi, bo jest znikomo mała:

^Ag#FeCNd 4Ag) · 4FeCNd#, C 4Ag) r^Ag#FeCNd4FeCNd#,# 4

Siła jonowa:

D 1 I Fst)uvńwvxy · 1 FNO(,z · &1 FK)z · 1 FFeCNd#,końcowe · &4J 1 0 · 1 0,0417 · &1 4 · 0,0146 · 1 4,175 · 10 · &4 1 0,0417 · &1 4 · 0,0146 · 1 4,175 · 10 · &4 0,08345

e-notatka chemia fizyczna 2.pdf

2008/04/11 18:45

SNy: Biotechnologia Studenckie Notatki Cyfrowe www.sny.one.pl

7 log <FeCNd#, & 0,509 · &4 · 0,083451 0,08345 &1,825 C <Ag) 101,VP 0,0150

4FeCNd#, FFeCNd#,końcowe · <FeCNd#, 4,175 · 10 · 0,0150 6,276 · 10P

4 r^Ag#FeCNd4FeCNd#,# r 1,5 · 1016,276 · 10P# 6,99 · 101O

Ostatecznie SEM:

-./ ln 2$2A V, 1·QVQWVP ln W,QQ·1O,A|O,OOVQQ &0,42 V ? ? ?

Zadanie 3.

Dane: ` 50~ 323K, 1,05482 V, 0,46673 V, <= 0,866, <= 0,900

Szukane: (iloczyn jonowy wody)

(I) Pt, H O * 0,01 M KOHaq, 0,01 M KClaq* AgCl, Ag

Reakcja w lewym półogniwie: A$H OH HO e

Reakcja w prawym półogniwie: AgCl Ag Cl

Sumarycznie: A$H OH AgCl HO Ag Cl

Cl, | AgCl, Ag+ & OH, | H$, Pt+ & -./ ln 2Cl,2OH,

OH, | H$, Pt+ &0,828 V (z tablic fizykochemicznych)

(II) Pt, H O * 0,01 M HClaq * AgCl, Ag H$ 1

Reakcja w lewym półogniwie: A$H HO H O! e

Reakcja w prawym półogniwie: AgCl Ag Cl

Sumarycznie: A$H HO AgCl H O! Ag Cl H(O) * H$, Pt+ 0 bo to standardowe ogniwo wodorowe.

Cl, | AgCl, Ag+ & H(O) * H$, Pt+ & -./ ln 2H(O)·2Cl,H$ Cl, | AgCl, Ag+ & -./ ln 4H(O) · 4Cl,

(I) – (II) Po odjęciu reakcji z lewego półogniwa:

A$H OH H O! HO A$H HO OH H O! 2HO

K 14H(O) · 4OH, 1

Zależność siły elektromotorycznej od stałej równowagi:

` ln

& Cl, | AgCl, Ag+ & OH, | H$, Pt+ & -./ ln 2Cl,2OH, & Cl, | AgCl, Ag+ -./ ln 4H(O) · 4Cl,

& &OH, | H$, Pt+ -./ ln 4H(O) · 4OH, · 2Cl,2Cl,

e-notatka chemia fizyczna 2.pdf

2008/04/11 18:45

SNy: Biotechnologia Studenckie Notatki Cyfrowe www.sny.one.pl

8 ln · 2Cl,

2Cl, /-.I & OH, | H$, Pt+ J QWVPV, 1· 1,05482 & 0,46673 & 0,828 &8,62 C 2Cl,

2Cl, · V,hO O,VWWO,QOO · V,hO 1,60 · 10 ? ? ?

Cl, | AgCl, Ag+ &Cl, | AgCl, Ag+ H(O) * H$, Pt+ & OH, | H$, Pt+ & -./ ln 2Cl,2H(O)·2Cl, ·2OH,

& &OH, | H$, Pt+ -./ ln & -./ ln 2=2=

ln ln 2=2= /-.I & OH, | H$, Pt+ J ln O,VWWO,QOO QWVPV, 1· 0,46673 & 1,05482 & 0,828 &50,917

ln QWVPV, 1· 0,46673 & 1,05482 & ln O,VWWO,QOO &21,09 1,OQ 6,92 · 101O

Zadanie 4. (treść zadania na liście zawiera liczne błędy)

Dane: ` 25~ 298K, Pb$)* Pb &126,3 mV, F,| PbF$ &350,2 mV

Szukane: ^PbF$ (iloczyn rozpuszczalności)

Pb | Pb!, F| PbF, Pb

Reakcja w lewym półogniwie: Pb Pb! 2

Reakcja w prawym półogniwie: PbF 4 Pb 2F

Sumarycznie: PbF Pb! 2F

^PbF$ 4Pb$) · 4F,

F,| PbF$, Pb+ & Pb$)* Pb+ & -./ ln 4Pb$) · 4F, + & -./ ln ^

Zachodzi wzór:

Gdy w układzie jest stan równowagi to 0 (powinowactwo chemiczne). 0 C 0 C + & -./ ln ^ 0 C ln ^ /-.+ ·QWVPV, 1·QV>&350,2 & &126,3@ · 10 &17,44 C ^ 1h, 2,67 · 10V

e-notatka chemia fizyczna 2.pdf

2008/04/11 18:45

SNy: Biotechnologia Studenckie Notatki Cyfrowe www.sny.one.pl

9 Zadanie 5.

a), b) Dane: ` 298K, % Br,| AgBr, Ag+ 0,435 V, Ag)* Ag+ 0,799 V, nasycony r-r AgBr

Szukane: ^AgBr, Br,| AgBr, Ag+

Lewe półogniwo: SOW (standardowe ogniwo wodorowe), 0 % & % & 0 %

Reakcja w prawym półogniwie: AgBr Ag Br % Br,| AgBr, Ag+ & -./ ln 4Br,

Zachodzi też reakcja: Ag! Ag % Ag)* Ag+ & -./ ln 12Ag) Ag)* Ag+ -./ ln 4Ag) C ln 4Ag) /-. I% & Ag)* Ag+ J

ln 4Ag) QWVPV, 1·QV0,435 & 0,799 &14,175 C 4Ag) 1,1hP 6,98 · 10h

^AgBr 4Ag) · 4Br, >4Ag)@ 6,98 · 10h 4,87 · 101

Porównując dwa wyrażenia na %: Br,| AgBr, Ag+ & -./ ln 4Br, Ag)* Ag+ -./ ln 4Ag)

Br,| AgBr, Ag+ Ag)* Ag+ -./ ln 4Ag)4Br, Ag)* Ag+ -./ ln ^AgBr 0,435 V, 1·QVQWVP ln4,87 · 101 &0,293 V

c) Dane: <= 0,69, 1 M r-r NaBr

Szukane: k%

% Br,| AgBr, Ag+ & -./ ln 4Br, Br,| AgBr, Ag+ & -./ ln NaBr <= &0,293 & V, 1·QVQWVP ln1,00 · 0,69 &0,283 V

Kartkówka:

Napisać reakcję przebiegającą w ogniwie o schemacie: Tl|TlSO|PbSO, Pb. Przedstawić

wyrażenie Nernsta na siłę elektromotoryczną tego ogniwa jako funkcję średniej aktywności TlSO w roztworze oraz obliczyć SEM tego ogniwa wiedząc, że potencjały standardowe

półogniw `!|` i SO*PbSO, Pb wynoszą odpowiednio &0,338 V i &0,359 V. (uwzględnić

współczynniki aktywności) (5 pkt.)

e-notatka chemia fizyczna 2.pdf

2008/04/15 20:42

SNy: Biotechnologia Studenckie Notatki Cyfrowe www.sny.one.pl

10 Lista 6 – Ogniwa II

Zadanie 1.

Dane: 4Sn#) 0,020, 4Sn$) 0,009, 4Cu$) 0,005, 4Cu) 0,01,

Cu$), Cu) * Pt+ 0,167 V, Sn#),Sn$)* Pt+ 0,150 V, ` 298 K

Szukane: , +

Pt | Sn!, Sn!e Cu!, Cu! | Pt Reakcja w lewym półogniwie: Sn! Sn! 2

Reakcja w prawym półogniwie: Cu! Cu!

Sumarycznie: Sn! 2Cu! Sn! 2Cu!

Pt | Sn#), Sn$)7 Cu$), Cu) * Pt Cu$), Cu) * Pt+ & Sn#),Sn$)* Pt+ & -./ ln 2Cu)$ ·2Sn#)2Cu$)$ ·2Sn$) + & -./ ln O,O1$ ·O,OOO,OOP$ ·O,OOQ 0,167 & 0,150 & 0,0257 &0,01105 V

2 · 96485 · &0,01105 &2,13 kJ 0, reakcja w ogniwie biegnie w przeciwnym kierunku: Pt | Cu!, Cu! e Sn!, Sn! | Pt + + 2 · 96485 · ICu$), Cu) * Pt+ & Sn#),Sn$)* Pt+ J 2 · 96485 · 0,167 & 0,150 3,28 kJ Aby reakcja zachodził w danym w zadaniu kierunku Pt | Sn#), Sn$)7 Cu$), Cu) * Pt 0.

0 Cu$), Cu) * Pt+ & Sn#),Sn$)* Pt+ & -./ ln 2Cu)$ ·2Sn#)2Cu$)$ ·2Sn$)

0 0,167 & 0,150 & -./ ln 2Cu)$ ·O,OO2Cu$)$ ·O,OOQ

ln 2Cu)$ ·O,OO2Cu$)$ ·O,OOQ /-. · 0,017 C ln 2Cu)$ ·O,OO2Cu$)$ ·O,OOQ 1,324 C 2Cu)$ ·O,OO2Cu$)$ ·O,OOQ 1, 2Cu)$

2Cu$)$ 1,69 C 4Cu) 1,34Cu$)

e-notatka chemia fizyczna 2.pdf

2008/04/15 20:42

SNy: Biotechnologia Studenckie Notatki Cyfrowe www.sny.one.pl

11 Zadanie 2.

Dane: ` 298 K, A+ 0,4902 V, B+ 0,2111 V,

Szukane: +, ∆+

(a) Pb, PbCl * KCl2* AgCl, Ag

Reakcja w lewym półogniwie: Pb 2Cl PbCl 2

Reakcja w prawym półogniwie: AgCl Ag Cl

Sumarycznie: Pb 2AgCl PbCl 2Ag

(b) Pb, PbI * KI2* AgI, Ag

Reakcja w lewym półogniwie: Pb 2I PbI 2

Reakcja w prawym półogniwie: AgI Ag I

Sumarycznie: Pb 2AgI PbI 2Ag

(a) – (b) reakcja: PbI 2AgCl PbCl 2AgI

+ + 2 · 96485 · >A+ & B+@ 2 · 96485 · 0,4902 & 0,2111 53,86 kJ ∆+ ` · T`U% & +

∆+ ∆¡+ & ∆¢+ £` · &1,86 · 10 & ¡+¤ & £` · &1,27 · 10 & ¢+¤ 2 · 96485 · £298 · &1,86 · 10 1,27 · 10 & ¡+ ¢+¤ 2 · 96485 · ¥&0,01758 & 0,4902 0,2111¦ &57,25 kJ

Zadanie 3.

Dane: ` 298 K, 10P Pa, QV K 381,9 mV, §¨§. &0,39 mV

Szukane: ∆

Pt | H 10P Pa* rozcieńczony NaOH2 * BiO , Bi Reakcja w lewym półogniwie: A$H OH HO

Reakcja w prawym półogniwie: BiO 3HO 6 2Bi 6OH

1) 3H BiO 3HO 2Bi Q1 K QV K ` T`U 381,9 291 & 298 · &0,39 384,63 mV

∆1 ¬` T`U & Q1 K­ 6 · 96485 · ¥291 · &0,39 & 384,63 ¦ · 10 &288,4 kJ 2) H A$O HO ∆ &285,5 kJ (wydziela się energia)

3) 2Bi ($O BiO reakcja 3 ® 2 & 3 ∆ 3∆ & ∆1 3 · &285,5 & &288,4 &568,1 kJ

e-notatka chemia fizyczna 2.pdf

2008/04/15 20:42

SNy: Biotechnologia Studenckie Notatki Cyfrowe www.sny.one.pl

12 Zadanie 4.

Dane: Ag * AgBrl * Br ¯, Pt, C 1

Szukane: ∆:

∆: T:°U.,% T`U%,± T` U%,± T`U%,±

`∆: & ∆ &∆²

∆ `∆: & T`U%,± ` & ` T`U%,± &

T`U%,± · ` & ∆³´/?µ

Z wykresu: &∆³´/?µ 0,93097 C ∆ &0,93097 · &89,82 kJmol T`U%,± &0,0002894 C ∆: T`U%,± &0,0002894 · &27,92 Jmol·K

` 298 K C ∆² ∆ & `∆: &89,82 · 10 298 · 27,92 &81,50 kJmol

E = -0,0002894t + 0,93097

0,770

0,775

0,780

0,785

0,790

0,795

0,800

0,805

0,810

420 440 460 480 500 520 540 560

E/V

t/~~~~

e-notatka chemia fizyczna 2.pdf

2008/04/15 20:42

SNy: Biotechnologia Studenckie Notatki Cyfrowe www.sny.one.pl

13 Zadanie 5.

Dane: Ag , AgCl | NaCl2 0,1 M ¶ NaCl2 0,01 M | AgCl, Ag 0,043029 V, ·Na) 0,388, <=, 0,9034, ` 298 K

Szukane: <=,1

¶ – oznaczenie błony półprzepuszczalnej (membrany)

¸! – oznaczenie ruchliwości kationu

·Na) ¹Na)¹Na)!¹Cl, – oznaczenie liczby przenoszenia kationu sodu

wzór Nernsta (odwracalny proces elektrochemiczny) Nernst -./ ln 2A2$

wzór Hendersona (nieodwracalny proces dyfuzji jonów) dyf &¹)¹,¹)!¹, · -./ ln 2),$2),A

Nernst dyf -./ ln 2$2A & ¹)¹,¹)!¹, · -./ ln 2$2A &-./ ln 2A2$ I1 ¹)¹,¹)!¹,J &-./ ln 2A2$ I¹)!¹,!¹)¹,¹)!¹, J & !¹)!¹,

-./ ln 2A2$ &2·!-./ ln S$½=,$SA½=,A

ln S$½=,$SA½=,A & ¨/)-. & O,O OQ·QWVP·O, VV·V, 1·QV &2,159 C O,O1·O,QO O,1·½=,A ,1PQ C <=,1 0,783

e-notatka chemia fizyczna 2.pdf

2008/04/16 16:29

SNy: Biotechnologia Studenckie Notatki Cyfrowe www.sny.one.pl

14 Kolokwium I

Grupa 4.

Zadanie 1.

Ciało stałe będące w kontakcie z fazą gazową pod ciśnieniem 12 kPa w temperaturze 25~

adsorbuje 2,5 mg azotu, a proces można opisać izotermą Langmuira. Zmiana entalpii, gdy 1 mol zaadsorbowanego gazu ulega desorpcji wynosi 10,2 kJmol. Ile wynosi ciśnienie

równowagowe, gdy w temperaturze 45~ absorpcji ulega 2,5 mg gazu.

Zadanie 2.

Rozpuszczalność jodanu srebra (AgIO ) w czystej wodzie wynosi 1,1771 · 10 molkg ,

zaś w 0,2 M wodnym roztworze azotanu potasu 2,665 · 10 molkg . Obliczyć iloczyn

rozpuszczalności i średni współczynnik aktywności AgIO w obu tych roztworach. Jakiej

rozpuszczalności należy się spodziewać w 0,01301 M roztworze KNO . Założyć, że gęstość

roztworów nie różni się od gęstości czystej wody. ¾AgIO( 282,74 gmol.

Zadanie 3.

W 298 K siła elektromotoryczna ogniwa:

Pt, H 1 atm. * HCl2 0,01 mol/kg * AgCl, Ag

wynosi 0,4645 V. Wiedząc, że standardowy potencjał elektrony chlorosrebrowej wynosi 0,2225 V, obliczyć pH roztworu HCl o stężeniu 0,01 mol/kg. Otrzymany wynik porównać

z wartością pH obliczoną za pomocą równania Debye'a-Hückla.

e-notatka chemia fizyczna 2.pdf

2008/05/11 11:03

SNy: Biotechnologia Studenckie Notatki Cyfrowe www.sny.one.pl

15 Lista 7 – Przewodnictwo elektrolitów, elektroliza

Λ Ác

Zadanie 1.

Dane: ÁCaF$ 38,6 · 10 Sm, ÁH$O 1,5 · 10 Sm, ΛO, CaCl$ 233,4 · 10 S·m$mol ,

ΛO, NaCl 108,9 · 10 S·m$mol , ΛO, NaF 90,2 · 10 S·m$mol

Szukane: ^CaF$ (iloczyn rozpuszczalności)

Założenie: F Â 0 (prawie zero, gdzie F FCa$) A$FF,), ponieważ sól jest trudno rozpuszczalna. CaF Ca! 2F

Założenie: < 1 C 4 F ^CaF$ F · 2F 4F

Dla molowych granicznych przewodności zachodzi addytywność wielkości:

à ΛO, CaCl$ λO, Ca$) 2λO, Cl,ΛO, NaCl λO, Na) λO, Cl, · &2⁄ΛO, NaF λO, Na) λO, F, · 2⁄ ΛO, CaCl$ & 2ΛO, NaCl 2ΛO, NaF λO, Ca$) 2λO, Cl, & 2λO, Na) & 2λO, Cl, 2λO, Na) 2λO, F,

ΛO, CaCl$ & 2ΛO, NaCl 2ΛO, NaF λO, Ca$) 2λO, F, ΛO, CaF$

ΛO, CaF$ 233,4 · 10 S·m$mol & 2 · 108,9 · 10 S·m$mol 2 · 90,2 · 10 S·m$mol 196 · 10 S·m$mol

ΛO, CaF$ ÁCaF$ & ÁH$OF C F ÁCaF$ & ÁH$OΛO, CaF$ 38,6 · 10 & 1,5 · 10196 · 10 0,188 molm(

Założenie: F Â 0 jest spełnione, ponieważ F 0,188 · 10 moldm(

^CaF$ 4 I ll|J 40,188 · 10 2,66 · 1011

e-notatka chemia fizyczna 2.pdf

2008/05/11 11:03

SNy: Biotechnologia Studenckie Notatki Cyfrowe www.sny.one.pl

16 Zadanie 2.

Dane: : 11,42 mm, …

Szukane: ·K).

Zadanie 3.

…

Zadanie 4.

…

Zadanie 5.

…

Zadanie 6.

…

Kartkówka:

Przewodność elektrolityczna nasyconego wodnego roztworu AgCs w temperaturze 298 K

wynosiła 3,30 · 10 Sm, jego graniczna przewodność molowa 0,028754 S·m$mol , a przewodność

wody destylowanej użytej do sporządzenia roztworu wynosiła w tej tempa turze 0,086 ·10 Sm. Oblicz iloczyn rozpuszczalności AgCs.

e-notatka chemia fizyczna 2.pdf

2008/05/14 19:34

SNy: Biotechnologia Studenckie Notatki Cyfrowe www.sny.one.pl

17 Lista 8 – Kinetyka reakcji chemicznych – podstawy, reakcje proste

Zadanie 1.

…

Zadanie 2.

…

Zadanie 3.

…

e-notatka chemia fizyczna 2.pdf

2008/05/14 19:34

SNy: Biotechnologia Studenckie Notatki Cyfrowe www.sny.one.pl

18 Zadanie 4.

Dane: Æ1 0,006 Amin, Æ 0,002 Amin, F¡ F¢,

Szukane: ·Ç.

È É

Reakcja pierwszego rzędu, więc szybkość reakcji: Ê & ËlË Æ1F¡ & ÆF¢

Gdzie: F¡ 4 & Ì oraz F¢ Ì oraz 4 to stężenie początkowe

& ÍFÍ· & Í4 & ÌÍ· & Í4Í· ÍÌÍ· ÍÌÍ· Æ14 & Ì & ÆÌ Æ14 & Æ1Ì & ÆÌ

Uwaga: & Ë2Ë 0 bo stężenie początkowe nie zmienia się w czasie.

ÍÌÍ· Æ14 & ÌÆ1 Æ Æ1 Æ I ÇAÇA!Ç$4 & ÌJ C ÍÌÇAÇA!Ç$4 & Ì Æ1 ÆÍ·

Z warunku F¡ F¢ wynika, że przereagowała połowa substratu, czyli A$4.

Î ÍÌÇAÇA!Ç$4 & Ì A$2O

Î Æ1 ÆÍ·Ï

O

& ln I ÇAÇA!Ç$ · 4 & 14J ln I ÇAÇA!Ç$ · 4 & 0J Æ1 Æ · ·Ç & Æ1 Æ · 0

& ln Ð ÏAÏA)Ï$·2A$2·ÏA)Ï$ÏA)Ï$ÏAÏA)Ï$·2 Ñ Æ1 Æ · ·Ç C & ln Ð$ÏA,ÏA,Ï$$ÏA)Ï$ÏAÏA)Ï$Ñ Æ1 Æ · ·Ç

·Ç & ln IÇAÇ$ÇA JÆ1 Æ & ln IO,OOWO,OO·O,OOW J0,006 0,002 137,3 min

e-notatka chemia fizyczna 2.pdf

2008/05/14 19:34

SNy: Biotechnologia Studenckie Notatki Cyfrowe www.sny.one.pl

19 Zadanie 5.

Dane: 4 0,075 M, 9 0,080 M, · 3600 s C F¡ 0,02 M,

Szukane: Æ, ÒA$2, ÒA$

Ó.

É Ô Õ

Reakcja drugiego rzędu, więc szybkość reakcji: Ê & ËlË ÆF¡F¢

Gdzie: F¡ 4 & Ì oraz F¢ 9 & Ì

ÍÌÍ· Æ4 & Ì9 & Ì C ÍÌ4 & Ì9 & Ì ÆÍ· C Î ÍÌ4 & Ì9 & Ì Î ÆÍ·

Rozłożyć na ułamki proste i scałkować w granicach 0 Ö Ì oraz 0 Ö · 3600: 14 & Ì9 & Ì 4 & Ì É9 & Ì C 1 9 & Ì É4 & Ì

×1 9 & 9 É4 & 91 9 & 4 É4 & 4 C ×1 É4 & 91 9 & 4 C ØÉ 12Ó 1Ó2

Î ÍÌ4 & Ì9 & Ì 1Ó2 Î ÍÌ4 & Ì 12Ó Î ÍÌ9 & Ì

1Ó2 Î ÍÌ4 & ÌÙO & 1Ó2 Î ÍÌ9 & ÌÙ

O Æ Î Í·O

& ln4 & Ì ln 4 ln9 & Ì & ln 9 9 & 4Æ· & 0

Æ 1Ó2 · ln 49 & Ì94 & Ì Po czasie · 3600 s: 4 & Ì 0,02 M C Ì 4 & 0,02 M 0,075 M & 0,02 M 0,055 M

Æ 1O,OVO,OhP· WOO · ln 0,075 · 0,08 & 0,0550,08 · 0,075 & 0,055 8,81 · 10 dm(mol·s ÒA$

2: 4 & Ì O,OhP 0,0375 C 9 & Ì 0,08 & 0,0375 0,0425

ÒA$2 · 1Ó2Ç · ln 49 & Ì94 & Ì 1O,OVO,OhP·V,V1·1O,( · ln 0,075 · 0,04250,08 · 0,0375 1376 s

ÒA$Ó: 9 & Ì O,OV 0,04 C 4 & Ì 0,075 & 0,04 0,035

ÒA$2 · 1Ó2Ç · ln 49 & Ì94 & Ì 1O,OVO,OhP·V,V1·1O,( · ln 0,075 · 0,040,08 · 0,035 1566 s

Zadanie 6.

…

Zadanie 7.

…

e-notatka chemia fizyczna 2.pdf

2008/05/14 19:34

SNy: Biotechnologia Studenckie Notatki Cyfrowe www.sny.one.pl

20 Kartkówka:

Czas połowicznego przereagowania w pewnej reakcji wynosi 25 minut i nie zależy od stężenia

początkowego substratu. Obliczyć stałą szybkości reakcji i czas, po którym przereaguje 80%

substratu. Którego rzędu jest ta reakcja?

Kartkówka:

Reakcja jest rzędu ½ ze względu na substrat. Obliczyć jaki ułamek substratu pozostanie po

czasie dwa razy dłuższym niż czas połowicznej przemiany.

Kartkówka:

W pewnej reakcji drugiego rzędu zachodzącej między dwoma substratami o jednakowych

stężeniach początkowych przereagowało 20% substratów w ciągu 500 sekund. Ile czasu

potrzeba aby przereagowało 50% substratów?

Odp. 2000 sek.

Kartkówka:

Pewna reakcja pierwszego rzędu przebiega w 20% w czasie 15 minut, w temperaturze 40°C,

natomiast w 60°C w czasie 3 minut przereaguje 25% substratów. Obliczyć energię aktywacji.

Kartkówka:

Związek A ulega rozkładowi termicznemu w dwu równoległych reakcjach pierwszego rzędu o

stałych szybkości wynoszących w temperaturze 500 K: Æ1 2 · 10 As, Æ 3 · 101 As. Wartości energii aktywacji tych reakcji wynoszą: 1 105 kJmol, 146 kJmol. Jaka jest wartość

energii aktywacji sumarycznej reakcji rozkładu A w 500 K?

e-notatka chemia fizyczna 2.pdf

2008/05/11 11:07

SNy: Biotechnologia Studenckie Notatki Cyfrowe www.sny.one.pl

21 Lista 9 – Kinetyka – reakcje złożone

Zadanie 1.

…

Zadanie 2.

…

Zadanie 3.

…

Zadanie 4.

…

Zadanie 5.

…

e-notatka chemia fizyczna 2.pdf

2008/06/02 17:35

SNy: Biotechnologia Studenckie Notatki Cyfrowe www.sny.one.pl

22 Lista 10 – Kinetyka reakcji chemicznych – energia aktywacji

Zadanie 1.

…

Zadanie 2.

…

Zadanie 3.

…

Zadanie 4.

…

Zadanie 5.

…

e-notatka chemia fizyczna 2.pdf

2008/06/02 17:36

SNy: Biotechnologia Studenckie Notatki Cyfrowe www.sny.one.pl

23 Lista 11 – Kinetyka reakcji chemicznych – mechanizmy reakcji

Zadanie 1.

…

Zadanie 2.

…

Zadanie 3.

…

Zadanie 4.

…

Zadanie 5.

…

e-notatka chemia fizyczna 2.pdf

2008/06/04 20:13

SNy: Biotechnologia Studenckie Notatki Cyfrowe www.sny.one.pl

24 Kolokwium II

Grupa 1.

Zadanie 1.

W 25~ przewodność molowa roztworów propionianu sodowego w wodzie wynosi

c/mol·dm 2,1779 4,1805 7,8705 14,272 25,973 Λ · 10/ m$Ω·mol 82,53 81,27 79,72 77,88 75,64

Znaleźć graniczną przewodność molową:

a) priopionianu sodowego i b) kwasu propionowego jeżeli w 25~ graniczne przewodności

molowe HCl i NaCl wynoszą odpowiednio 4,2616 · 10 i 1,2645 · 10 m$Ω·mol. Zadanie 2.

Roztwór estru etylowego o stężeniu początkowym 0,01 M ulega zmydlaniu w 15% w ciągu 32 min. pod wpływem KOH o stężeniu początkowym 0,002 M. Ile czasu potrzeba na

zmydlanie estru w tym samym stopniu, lecz używając KOH o stężeniu 0,01 M?

Zadanie 3.

Przemiana rodanku amonu w tiomocznik jest reakcja przeciwbieżną pierwszego rodzaju.

W temperaturze 100~ przereagowało po 20 min. 6,9% rodanku, natomiast w 150~

przereagowało 11,3%. Równowaga ustaliła się, gdy przereagowało 21,2% i 11,9% rodanku

odpowiednio w temperaturach 100~ i 150~. Obliczyć energię aktywacji dla reakcji

przebiegających w obie strony.

Grupa 3.

Zadanie 1.

Chlor rozpuszczony w wodzie hydrolizuje w pewnym stopniu zgodnie z reakcją: Cl 2HO H O! Cl HOCl Przy czym HOCl nie jest praktycznie zdysocjowany. Przewodność elektrolityczna 0,0246

molowego roztworu Cl wynosi w 25~ 0,68 AΩ·m. Jaka część Cl została zhydrolizowana, jeżeli

graniczne przewodności molowe jonów wynoszą odpowiednio: ÛO,H(O) 349,82 m$Ω·mol i ÛO,Cl, 75,23 m$Ω·mol?

Zadanie 2.

Przygotowano roztwór, który w chwili · 0 w litrze roztworu zawierał 20 milimoli octanu

etylu oraz 20 milimoli NaOH. Po 25 min. W 294 K na 100 cm pobranej próbki zużyto 4,23 cm i 123 milimolowego roztworu HCl. Obliczyć stałą szybkości reakcji zmydlania octanu

etylu zasadą w 294 K oraz zużycie kwasu na 100 cm próbki po 45 min.

e-notatka chemia fizyczna 2.pdf

2008/06/04 20:13

SNy: Biotechnologia Studenckie Notatki Cyfrowe www.sny.one.pl

25 Zadanie 3.

Stwierdzono, że czas po którym 50% podtlenku azotu ulega w stałej temperaturze

rozkładowi zgodnie z równaniem: NO N A$O

Jest odwrotnie proporcjonalny do ciśnienia początkowego. Zmieniając temperaturę

otrzymano następujące dane doświadczalne:

·/~ 694 757 O/Pa 0,392 · 10P 0,480 · 10P Ò/s 1520 212

Obliczyć energię aktywacji, stałą szybkości tej reakcji w 1000~ oraz czas połowicznego

przereagowania, gdy początkowe ciśnienie wynosi 45 kPa.

Grupa 4.

Zadanie 1.

Zmierzono w 25~ przewodnictwo elektrolityczne wodnych roztworów KBr o różnych

stężeniach i otrzymano następujące wyniki:

F/mol · dm 0,25 0,36 0,50 0,75 1,00 1,60 2,00 5,00 Á/Ω1 · m1 0,3754 4,95 7,477 11,184 14,878 23,683 29,528 72,715

a) Obliczyć graniczną przewodność molową KBr w 25~.

b) Obliczyć graniczne przewodności molowe CaBr i AlBr , jeśli graniczna liczba

przenoszenia jonów K! w roztworze KBr wynosi 0,4837, a graniczne przewodności

molowe jonów Ca! i Al ! odpowiednio: 0,0119 Ω1mmol1 i 0,0189 Ω1mmol1.

Zadanie 2.

Gdy zmieszano równe objętości 0,02 M roztworu octanu etylu i NaOH, 10% estru uległo

przereagowaniu po 3 min i 29 sekundach. Po jakim czasie osiągnie się ten sam stopień

przereagowania, jeśli roztwór NaOH użyty w tej samej ilości będzie miał stężenie 0,004 M.

Zadanie 3.

Reakcja przebiegająca w fazie gazowej zgodnie z równaniem: NOCl NO 1Cl

przebiega wg następującego mechanizmu:

(1) NOCl ÇAÂ NO Cl· (2) NOCl Cl· ÇAÂ NO Cl

Wykazać, stosując przybliżenie stanu stacjonarnego, że jest to formalnie reakcja rzędu

pierwszego, a doświadczalnie znaleziona stała szybkości jest równa 2Æ1.