Андрей и Инна опытным путём выявляли электропроводность разбавленных водных растворов: хлорида калия, азотистой кислоты, спирта. Каждый раствор они наливали в стакан, на который ставили пластинку с электродами, соединёнными проводами с лампочкой и источником тока так, что если раствор проводит ток, то лампочка загорится. Инна забыла подписать названия веществ на стаканах, а указала только номера.Андрей провёл опыты. В опытах со стаканом № 1 ничего не произошло, в опыте со стаканом № 2 лампочка в приборе ярко загорелась, а со стаканом № 3 — загорелась, но очень слабо. Какие растворы были в стаканах № 1 , № 2 , № 3 ?

Дано:

V(природного газа)=100м³

ω%(CH₄)=90%

Vm=22,4м³./кмоль

V(воздуха)-?

1.  V(CH)₄=ω%(CH₄)xV(природного газа)÷100%

V(CH)₄=90%х100м³÷100%=90м³

2. Определим количество вещества метана в 90м³:

n₁(CH₄)=V(CH)₄÷Vm

n₁(CH₄)=90м³÷22,4м³/кмоль=4кмоль

3. СH₄+2O₂=CO₂+2H₂O

по уравнению реакции:

n(СH₄)=1кмоль n(O₂)=2кмоль

по условию задачи:

n₁(CH₄)=4кмоль n₁(O₂)=8кмоль

4. V(O₂)=n₁(O₂)xVm

V(O₂)=8кмольх22,4м³/кмоль=179,2м³

5. V(воздуха)=V(O₂)х5

V(воздуха)=179,2м³х5=896м³

6. ответ: потребуется 896м³ воздуха для сжигания 100 м³ природного газа, содержащего 90% метана.

[Mg(2+)] = [Сd(2+)] =1 моль/л  

В гальваническом элементе анодом становится металл, обладающего меньшим значением электродного потенциала, а катодом – металл с большим значением электродного потенциала. Магний в электрохимическом ряду напряжений стоит левее кадмия, значит, имеет меньшее значение электродного потенциала, чем кадмий. Следовательно, в гальваническом элементе магниевый электрод будет анодом, а кадмиевый – катодом.  

Ео (Cd(2+)/Cd) = − 0,403 B  

Eo(Mg(2+)/Mg) = – 2,362 B  

Ео (Cd(2+)/Cd) > Eo(Mg(2+)/Mg)  

Схема гальванического элемента  

A(-) Mg | Mg(2+) (1M) || Cd(2+) (1M) | Cd K(+)  

На аноде протекает процесс окисления, а на катоде – процесс восстановления.  

Процессы окисления-восстановления на электродах.  

Анод (-) Mg(0) – 2е = Mg(2+) | 1 – окисление на аноде  

Катод (+) Cd(2+) + 2e = Cd(0) | 1 – восстановление на катоде  

Суммируя реакции на аноде и катоде, получаем уравнение токообразующей реакции, которое в ионном виде, выражает происходящую в элементе реакцию.  

Mg + Cd(2+) → Mg(2+) + Cd  

Электродные потенциалы по уравнению Нернста при 298 К  

Е (анода) = Е (Mg(2+)/Mg) = Ео (Mg(2+)/Mg) + (0,059/2)*lg[Mg(2+)] = − 2,362 + 0,0295*lg1 = − 2,362 + 0 = − 2,362 B  

Е (катода) = Е (Cd(2+)/Cd) = Ео (Cd(2+)/Cd) + (0,059/2)*lg[Сd(2+)] = − 0,403 + 0,0295*lg1 = − 0,403 + 0 = − 0,403 B  

ЭДС гальванического элемента  

Е = Е (катода) – Е (анода) = − 0,403 − (− 2,362) = 2,765 В  

При молярной концентрации ионов магния Mg(2+) и кадмия Сd(2+) равной 1 моль/л ЭДС гальванического элемента равна стандартной ЭДС гальванического элемента.  

Ео = Ео (Mg(2+)/Mg) - Ео (Cd(2+)/Cd) = − 0,403 − (− 2,362) = 2,765 В  

 

Если концентрации каждого из ионов понизить до 0,01 моль/л, то ЭДС гальванического элемента не изменится.  

Пусть [Mg(2+)] = [Сd(2+)] = 0,01 моль/л  

Поскольку ионы магния Mg(2+) и кадмия Сd(2+) двухвалентны, то ЭДС гальванического элемента можно записать в виде  

Е = Е (Mg(2+)/Mg) - Е (Cd(2+)/Cd) = Ео (Mg(2+)/Mg) - Ео (Cd(2+)/Cd) + (0,059/2)*lg([Mg(2+)]/[Сd(2+)]) = Ео + (0,059/2)*lg(0,01/0,01) = Ео + (0,059/2)*lg1 = Ео + 0 = Ео = 2,765 В