УРОВЕНЬ А

МЕТАЛЛЫ VIII ГРУППЫ

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

OsО4(к) +4Н2(г) = Os(к) + 4Н2О(ж) при стандартных условиях. Ответ мотивировать расчетом ΔrG°(298K).

Дано: Уравнения химической реакции.
DrGo(298 K) - ?

РЕШЕНИЕ:

Возможность самопроизвольного протекания реакции при 298К определяется знаком величины изменения энергии Гиббса для данной реакции:

если ΔrG°(298 К) < 0, самопроизвольное протекание реакции при заданных условиях возможно;

если ΔrG°(298 К) > 0, то при заданной температуре реакция невозможна. .

Значение ΔrG°(298 К) определяем по первому следствию из закона Гесса:

DrGo(298 K) = [DfGo(298 K, Os(к)) + 4DfGo(298 K, H2O(ж))] –

– [DfGo(298 K, OsO4(к)) + 4DfGo(298 K, Н2(г))]

 

  OsО4(к) + 4Н2 (г) = Os(к) + 4 Н2О(ж)
DfGo(298 K) кДж/моль -302,5   4(-237,3)  

Тогда:

ΔrG°(298 К) = 4(-237,3) – (-302,5) = -646,7кДж.

Ответ: так как ΔrG°(298 К) < 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, сKCN=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+] = 1,56·10-23 моль/л

Ответ: [Fe3+] = 1,56·10-23 моль/л.

 

3. 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.

Дано: а)CoSO4, б) PdCl2. Анод инертный 1.Схема электролиза-? 2.Продукты электролиза-?

РЕШЕНИЕ   а) CoSO4= Co2+ + SO42-, K(-) A(+) инертный Co2+ + 2ē = Co SO42- 2H2O+2ē=H2+2OH- 2H2O-4ē=O2+4H+

 

На катоде выделяется Co и Н2, на аноде выделяется О2.

 

б) PdCl2 = Pd2+ + 2Cl-

K(-) A(+) инертный

Pd2+ + 2ē = Pd 2Cl-- 2ē = Cl2

H2O H2O

На катоде выделяется Pd, на аноде выделяется Cl2.