Уровень А. 1. Используя справочные значения изменений стандартных энергий Гиббса образования веществ, определить возможность самопроизвольного протекания реакции

1. Используя справочные значения изменений стандартных энергий Гиббса образования веществ, определить возможность самопроизвольного протекания реакции:

OsО_4(к) +4Н_2(г) = Os_(к)+ 4Н₂О_(ж)при стандартных условиях. Ответ мотивировать расчетом Δ_rG°(298K).

Дано: Уравнения химической реакции.

РЕШЕНИЕ:

Возможность самопроизвольного протекания реакции при 298К определяется знаком величины стандартного изменения энергии Гиббса в реакции:

если < 0, самопроизвольное протекание реакции при заданных условиях возможно;

если > 0, то при заданной температуре реакция невозможна._.

Значение определяем по первому следствию из закона Гесса:

= [ (Os_(к)) + 4 (H₂O_(ж))] –

– [ (OsO_4(к)) + 4 (Н_2(г))]

	OsО_4(к)	+ 4Н_{2 (г)}	= Os_(к)	+ 4 Н₂О_(ж)
кДж/моль	-302,5			4(-237,3)

Тогда:

= 4(-237,3) – (-302,5) = -646,7кДж.

Ответ: так как < 0, то самопроизвольное протекание реакции возможно.

2. Вычислить концентрацию ионов железа в 0,01М растворе K₃[Fe(CN)₆], содержащем, кроме того, 0,02 моль/л цианида калия. Константа нестойкости иона [Fe(CN)₆]^3-в водном растворе равна 1^.10^-31.

Дано: с

=0,01 моль/л, с_KCN=0,02 моль/л,

= 1^.10^-31

[Fe³⁺] -?

РЕШЕНИЕ:

Первичная диссоциация комплексных солей протекает по типу диссоциации сильных электролитов:

K₃[Fe(CN)₆]=[Fe(CN)₆]^3-+3К⁺(17.1)

Концентрация комплексного иона [Fe(CN)₆]^3-равна 0,01 моль/л, так как из одной молекулы комплексной соли образуется один комплексный ион.

Константа нестойкости комплексного иона [Fe(CN)₆]^3- характеризует следующий равновесный процесс:

[Fe(CN)₆]^3- <=>Fe³⁺ + 6CN^- (вторичная диссоциация) (17.2)

(17.3)

Присутствие цианида калия в растворе смещает равновесие диссо-циации комплексного иона (17.2) влево вследствие возрастания концентрации одноименного иона CN^-, образующегося при диссоциации KCN:

КCN = К⁺ + СN^-

После смещения равновесия устанавливается новое равновесие. Концентрацию Fe³⁺ в новом равновесии принимаем равной
х моль/л.

Общая равновесная концентрация [CN^-] равна сумме концентраций CN^-, образовавшихся при диссоциации КCN и [Fe(CN)₆]^3-:

[CN^-] = +

из [Fe(CN)₆]^3- из КCN

= 6х моль/л из [Fe(CN)₆]^3-

= ·α· = 0,02·1·1 = 0,02 моль/л,

из КCN

так как КCN сильный электролит, α=1, =1.

Тогда:

[CN^-] = (6х + 0,02) моль/л.

Вследствие малости х, принимаем: 6х + 0,02 ≈ 0,02 моль/л.

Таким образом, выражение (17.3) примет вид:

откуда х = [Fe³⁺] = 1,56·10^-23моль/л

Ответ: [Fe³⁺] = 1,56·10^-23моль/л.

Составить схемы электролиза и написать уравнения электродных процессов водных растворов солей: а) сульфата кобальта (II), б) хлорида палладия (II) (анод инертный). Какие продукты выделяются на аноде и катоде.