Файл: ФIленко О.Г. ЗбIрник задач з фIзичноI химII навчальний посiбник для студентiв металлургiйних спецiальностей вузiв.pdf

V . + 5 *

135

А' = — AZ^nFE,

(VI,45)

де AZ — ізобарний потенціал окислювально-відновного

процесу, що

і Т =

const); п — число електронів, що беруть участь в електродному

процесі;

F — число Фарадея

(9,65 • 107 Кл • кекв- 1 );

Е — е. р. с.

гальванічного

елемента.

Залежність

е. р. с. елемента від температури визначають за рів­

нянням

лр

ДЯТ

Ет

+1

(VI.46)

dT

7

~ ,

nFT

Т

dE

АНт — зміна

де

— температурний коефіцієнт

е. р. с. елемента;

ентальпії

системи в результаті процесу (р = const

і Т =

const); Ет —

е. р. с. елемента при температурі Т.

Тепловий ефект реакції, що протікає на електродах підчас роботи

гальванічного

елемента

(р = const

і Т =

const):

ДЯr

= — Qp = пЕТ

nFE,

(VI.47)

де Qp

— ізобарний тепловий ефект

реакції.

гальванічного еле­

'Ентропія реакції, що протікає

під час роботи

мента:

AS = nF-^-,

(VI.48)

dE

, . .

де -^уг — температурний коефіцієнт е. р. с. елемента.

Константа

рівноваги окислювально-відновної реакції, що протікає

під час роботи гальванічного елемента:

де Е°— стандартна е. р. с. гальванічного елемента; R — універсальна

газова

стала (8,314 кДж • кмоль- 1

• К~').

Задача. Е. р. с. елемента, в основі

якого лежить

реакція

Н2 + 2AgBr = 2Ag + 2НВг (роз.),

змінюється із зміною температури за рівнянням

£

= 0,07131 —4,99- Ю - 4

(Г — 298) —3,45 • 10~6 (Г — 298)2.

Визначити для цієї реакції

AU, АЯ, Л т а х , AmaK,

AS,

AF і AZ при

Р о з в ' я з а н н я .

Е. р. с. елемента при 298 К знайдемо за на­

веденою вище формулою, підставивши значення Т:

£ = 0,07131—4,99- 10~4 (298 — 298) — 3,45 • 10~6 (298 —298)2

=

= 0,07131В.

Температурний коефіцієнт е. р. с. елемента дорівнює

- j f - =

—4,99 • 10~4 — 3,45 • 1 0 - 6 (27і

—2-298) =

=

— 4,99 • Ю~4

—3,45 • 10"6 (2 • 299 —2 • 298) = — 4,99 • 10 - 4 —

— 3,45 • 10 _ 6

( + 2) = — 4,99 • 10 - 4 — 0,069 • 10~4 =

=

—5,059 • 10~4 В - КГ1 .

Максимальна корисна

робота елемента:

Л т а х = —AZ=>nEF

= 2 • 9,65 • 107 - 0,07131 = 13,76 МДж.

Максимальна

робота

елемента:

Л т

а х = — AF = Л т а х

-f- AnRT

= 13,76- 1 0 і + (—1) 8,314 • 103 • 298 =

=

11,283 МДж.

Ізобарний тепловий ефект реакції при 298 К:

Qp

= — AH = nFE — nFT

= 13,76 • 10е —2 • 9,65 • 107 • 298 x

x (—5,059 • 10~4) = 13,76 • 108 + 29,1 • 10е = 42,86 МДж.

Ізохорний тепловий ефект реакції при 298 К:

Qv = — AU = Qp + AnRT =

42,86 • 10е + (— 1) 8,314 • 10s • 298 =

=

40,383 МДж.

Ентропія реакції,

що протікає при роботі елемента

(Т = 298 К):

AS° = nF -IjL = 2 • 9,65 • 107 (— 5,059 • Ю - 4 ) = —97,64 кДж • К -

1 .

Задача. Визначити константу рівноваги реакції

CdS04 + Zn <> ZnS04 + Cd

при 298 К, якщо при цій температурі потенціали

цинку

і кадмію від­

повідно дорівнюють —0,763 і —0,403 В.

Р о з в ' я з а н н я .

Окислювально-відновна

реакція

протікає

за

схемою