2012/2013 9. óra - inc.bme.hu · állnak, az oxidált és a redukált forma is az oldatban található. • pH-függő elektródok: hidrogén- vagy hidroxidionok is szerepelnek a

2012/2013 tavaszi félév 9. óra Elektródpotenciálok, Standard elektródpotenciál fogalma

Egyszerű fémelektródok, Redoxelektródok (pl. Sn2+/Sn4+ )

pH-függő redoxelektródok (pl. Mn2+/MnO4−, Cr3+/Cr2O7

2−)

• Másodfajú elektródok , gázelektródok (elsősorban H2/2H+, 2OH−/O2, 2Cl−/Cl2)

Benkő Zoltán jegyzet: 9. fejezet

Eredeti Veszprémi T. (digitálisan Csonka G) jegyzet: X. fejezet

1 http://www.ch.bme.hu/oktatas/ejegyzet (Kémiai alapok) és http://web.inc.bme.hu/fpf Oláh Julianna ©

Gyakorlat anyaga: www.inc.bme.hu itt az Oktatás fülön belül az Egyéb kategóriában a Kémiai számítások keresztféléveseknek - 2012 tavasz menüt kell

választani!

http://www.inc.bme.hu/

Fontosabb tudnivalók

http://www.ch.bme.hu/oktatas/ejegyzet (Kémiai alapok) és http://web.inc.bme.hu/fpf 2 Oláh Julianna ©

• elektródpotenciál (ε) : a standard hidrogénelektródhoz (ε = 0 V) viszonyított potenciál

aOx + z ne- b Red

• Nernst-egyenlet: (F: Faraday állandó: 96485C/mol)

• Első fajú fém elektródok: (fém merül ionjai oldatába)

Mz+ + ze M

• Redoxielektródok: inert fémből (például platina) és az azt körülvevő oldatból állnak, az oxidált és a redukált forma is az oldatban található.

• pH-függő elektródok: hidrogén- vagy hidroxidionok is szerepelnek a félcellaegyenletben, ezeket is figyelembe kell venni a megfelelő hatványon az elektród potenciál számításakor

• Gáz elektródok: Nernst egyenletbe a gáz állapotú forma parciális nyomását behelyettesíteni, úgy, hogy elosztjuk a normál légköri nyomással (101325Pa)

b

a

Red

Ox

zlg

0591,00

b

a

Red

Ox

zF

RTln0 zM

zlg

0591,00

Oláh Julianna © http://www.ch.bme.hu/oktatas/ejegyzet

(Kémiai alapok) és http://web.inc.bme.hu/fpf

3

9.2. példa: (Benkő-jegyzet) Állapítsuk meg azon krómelektród elektródpotenciálját 25 °C-on, mely 3,00 tömeg%-os és 1,004 g/cm3 sűrűségű Cr2(SO4)3-oldatba merül! ε°(Cr3+/Cr) = −0,744 V, M(Cr2(SO4)3) = 392 g/mol.

pH=-log[H3O+ ]

pOH+pH=14

[H3O+ ]=10-pH

Mólok száma: n=m/Mw

Molaritás: C=n/V

Tömeg%=mkomponens/mösszes*100

Móltört: x=nkomponens/nösszes

Sűrűség: r=m/V

b

a

Red

Ox

zF

RTln0

b

a

Red

Ox

zlg

0591,00



4

9.3. példa: (Benkő-jegyzet) Állapítsa meg azon ólom elektród elektródpotenciálját 25 °C-on, mely Pb3(PO4)2-ra telített vizes oldatba merül. L[(Pb3(PO4)2]=6,80 ∙ 10−13, ε°(Pb2+/Pb)= −0,126 V.

pH=-log[H3O+ ]

pOH+pH=14

[H3O+ ]=10-pH


Molaritás: C=n/V



Sűrűség: r=m/V

b

a

Red

Ox

zF

RTln0

b

a

Red

Ox

zlg

0591,00



5

9.4. példa: (Benkő-jegyzet) Mekkora a Ni(OH)2-ra nézve telített, 9,00 pH-jú pufferoldatba merülő fém nikkelelektród potenciálja? L[Ni(OH)2]= 5,48 ∙ 10−16, ε°(Ni2+/Ni) = −0,257 V.

pH=-log[H3O+ ]

pOH+pH=14

[H3O+ ]=10-pH


Molaritás: C=n/V



Sűrűség: r=m/V

b

a

Red

Ox

zF

RTln0

b

a

Red

Ox

zlg

0591,00



6

9.7. példa: (Benkő-jegyzet) Állapítsuk meg azon platinaelektród elektródpotenciálját 25 °C-on, mely a következő összetételű elektrolitba merül: c(Ce(NO3)3)=0,200 M és c(Ce(SO4)2)=0,500 M. ε°(Ce4+/Ce3+)=+1,720 V.

pH=-log[H3O+ ]

pOH+pH=14

[H3O+ ]=10-pH


Molaritás: C=n/V



Sűrűség: r=m/V

b

a

Red

Ox

zF

RTln0

b

a

Red

Ox

zlg

0591,00



7

9.8. példa: (Benkő-jegyzet) Határozzuk meg azon platinaelektród potenciálját, mely a következő elektrolitba merül: 100 cm3

elektrolitban pedig 2,280 gramm FeSO4 és 0,800 gramm Fe2(SO4)3 van feloldva. M(FeSO4) = 152,0 g/mol, M[Fe2(SO4)3] = 400,0 g/mol, ε°(Fe3+/Fe2+) = +0,781 V.

pH=-log[H3O+ ]

pOH+pH=14

[H3O+ ]=10-pH


Molaritás: C=n/V



Sűrűség: r=m/V

b

a

Red

Ox

zF

RTln0

b

a

Red

Ox

zlg

0591,00



8

9.9. példa: (Benkő-jegyzet) Összeöntünk 100 cm3 0,200 mol/dm3 koncentrációjú Hg2(NO3)2-oldatot és 150 cm3 0,500 mol/dm3 koncentrációjú Hg(NO3)2-oldatot. Határozzuk meg az oldatba merülő platinaelektród potenciálját! Az oldatok térfogatát vegyük összeadhatónak. ε°(2Hg2+/Hg2

2+) = +0,920 V.

pH=-log[H3O+ ]

pOH+pH=14

[H3O+ ]=10-pH


Molaritás: C=n/V



Sűrűség: r=m/V

b

a

Red

Ox

zF

RTln0

b

a

Red

Ox

zlg

0591,00



9

9.10. példa: (Benkő-jegyzet) Mekkora a fém platinaelektród potenciálja, mely a következő összetételű oldatba merül: [Cr3+] = 0,100 mol/dm3, [Cr2O7

2−] = 0,0500 mol/dm3, és az oldatban a) pH = 1,00, b) pH = 4,00. ε°(Cr2O7

2−+14H+/2Cr3+) = +1,360 V Cr2O7

2− (aq) + 14 H+ (aq) + 6 e− ⇄ 2 Cr3+ (aq) + 7 H2O (f).

pH=-log[H3O+ ]

pOH+pH=14

[H3O+ ]=10-pH


Molaritás: C=n/V



Sűrűség: r=m/V

b

a

Red

Ox

zF

RTln0

b

a

Red

Ox

zlg

0591,00



10

9.12. példa: (Benkő-jegyzet) Mekkora a 0,0325 mol/dm3 H+-ion-koncentrációjú oldatba merülő buborékoló H2-elektród potenciálja, ha a hidrogéngáz normál légköri nyomású?

pH=-log[H3O+ ]

pOH+pH=14

[H3O+ ]=10-pH


Molaritás: C=n/V



Sűrűség: r=m/V

b

a

Red

Ox

zF

RTln0

b

a

Red

Ox

zlg

0591,00

Házi feladat

• Benkő jegyzet:9.1, 9.6, 9.11, 9.25,

• Veszprémi jegyzet:



11

Gyakorló példák 1. pót zh-ra

• Mennyi ml tömény sósav szükséges 500 ml 2 mólos

sósav elkészítéséhez. A ccHCl 35tömeg% HCl-t

tartalmaz, s sűrűsége 1.18 g/ml?



12

Példák egyenlet rendezés nagyon sok rendezendő egyenlet van a jegyzetekben!!

Pl. Benkő jegyzet 241-246 oldal!

http://www.ch.bme.hu/oktatas/ejegyzet (Kémiai alapok) és http://web.inc.bme.hu/fpf 13 Oláh Julianna ©

105) P + H2SO4 = H3PO4 + SO2 + H2O

101) KI + FeCl3 = I2 + FeCl2 + KCl

119) Cu + HNO3 = Cu(NO3)2 + NO2 + H2O

130) ClO3 -+ Fe2++ H+

= Cl− + Fe3++ H2O

102) I2 + Na2S2O3 = NaI + Na2S4O6

171) Ag2S + HNO3 = AgNO3 + S + NO2

117) KMnO4 + HCl = Cl2 + MnCl2 + KCl + H2O

238) P + KOH = KH2PO2 + PH3

Gyakorló példák 1. pót zh-ra

Hány g KCl válik ki 1500 g 60 °C-on telített vizes

KCl oldatból, ha 0 °C-ra hűtjük? Az oldhatóság

0 °C-on 28.6 g KCl/ 100 g H2O. Az oldhatóság

60 °C-on 45.6 g KCl/ 100 g H2O.



14

Oláh Julianna ©

7.19. példa: (Benkő jegyzet)

6,880 gramm hexánt elégetve mekkora térfogatú 101 325 Pa nyomású és 300,0 K hőmérsékletű CO2 gáz keletkezik? Feltételezzük, hogy a keletkező vízpára teljesen kicsapódik. Hány gramm vízpára csapódik ki? Az égés rendezendő egyenlete:

C6H14 + O2 = CO2 + H2O. Ar: H: 1,0; C: 12,0; O: 16,0

15 http://www.ch.bme.hu/oktatas/ejegyzet (Kémiai alapok) és http://web.inc.bme.hu/fpf

Általános gáztörvény: pV=nRT

R=8.314 J/molK Tömeg%=mkomponens/mösszes*100 Móltört: x=nkomponens/nösszes

Mólok száma: n=m/Mw Molaritás: c=n/V

Oláh Julianna ©

Általános gáztörvény: pV=nRT Parciális nyomás és térfogat: pi=xi*pösszes Vi=xi*Vösszes

pösszes=p1+p2+p3+…+pN. Vösszes=V1+V2+V3+…+VN. Gázelegy sűrűsége: r=p*Mw/RT Átlagos móltömeg: Mw,átlag=x1*Mw,1+x2*Mw,2+… Relatív sűrűség: Pl. rrel= rkérdés/rH2 Relatív páratartalom: j=p(T)/p(T)0




Egy szoba méretei: 4,00 m *5,30 m *3,20 m. A szobában 101,31 kPa nyomású, 298,0 K hőmérsékletű száraz levegő (21,0 térfogat% O2, 79,0 térfogat% N2) van. Felmosás során legfeljebb mekkora térfogatú víz borulhat ki a padlóra, hogy annak teljes mennyisége el tudjon párologni? Mi lesz a szoba levegőjének mólszázalékos, illetve tömegszázalékos összetétele egyensúlyban, ha feltételezzük, hogy a szobából nem tud eltávozni sem levegő, sem vízpára? A víz gőztenziója 298 K hőmérsékleten: 3,17 kPa. Ar(N): 14,00; Ar(O): 16,00.

16

Oláh Julianna ©


94,500 gramm alumíniumot sósavban oldva hány gramm alumínium-klorid állítható elő az alábbi rendezendő egyenlet alapján? Mekkora térfogatú 10,00 tömeg%-os, 1,105 g/cm3 sűrűségű sósavoldat szükséges a reakcióhoz, ha azt 10,00% feleslegben alkalmazzuk? □ Al + □ HCl = □ AlCl3 + □ H2 Relatív atomtömegek: Al: 27,0; H: 1,0; Cl: 35,5.

17 http://www.ch.bme.hu/oktatas/ejegyzet (Kémiai alapok) és http://web.inc.bme.hu/fpf

Általános gáztörvény: pV=nRT


Mólok száma: n=m/Mw Molaritás: c=n/V

• Q(J)= C (J/°C)* (T2-T1)(°C)

• Q = c*m*T= cm*n*T

• Qleadott+Qfelvett=0

• Qolv= Lolv*m=Lolv,n*n

• Mólok száma: n=m/Mw


Egy hőszigetelt edénybe 1,000 kilogramm tömegű, 20,0 °C hőmérsékletű vizet öntünk, majd belehelyezünk egy 100,0 °C hőmérsékletű, 3,000 kilogramm tömegű rézkockát. Mekkora a kialakuló közös hőmérséklet? A víz és a réz hőkapacitása: c(víz) = 4,182 kJ/(kg∙°C), c(réz) = 0,385 kJ/(kg∙°C).



18



19

7.38. példa: Mekkora a szilárd nátrium-hidroxid standard moláris képződéshője, ha adott a következő folyamat standard reakcióhője? 2 NaOH (sz) + CO2 (g) = Na2CO3 (sz) + H2O (f) rH° = −171,3 kJ. Adottak továbbá a következő standard képződéshők: kH° (Na2CO3 (sz)) = −1130,8 kJ/mol, kH° (CO2 (g)) = −393,5 kJ/mol kH° (H2O (f)) = −285,8 kJ/mol.

• Q(J)= C (J/K)* (T2-T1)(K)

• Q = c*m*T= cm*n*T

• Qleadott+Qfelvett=0

• Qolv= Lolv*m=Lolv,n*n

• Mólok száma: n=m/Mw

Documents

2012/2013 9. óra - inc.bme.hu · állnak, az oxidált és a redukált forma is az oldatban található. • pH-függő elektródok: hidrogén- vagy hidroxidionok is szerepelnek a