Решение задач 1-10, Вариант №1 (2 семестр)

Хорошо, давайте разберем каждое задание по порядку. Вариант №1 (второй семестр) 1. Растворы, проводящие в заметной степени электрический ток это: а) электролиты б) суспензии в) рассолы; Ответ: а) электролиты. Пояснение: Электролиты – это вещества, растворы или расплавы которых проводят электрический ток за счет образования ионов. 2. При значении степени диссоциации \( \alpha = 1 \): а) диссоциация отсутствует б) диссоциация частичная в) все молекулы растворённого вещества диссоциировали Ответ: в) все молекулы растворённого вещества диссоциировали. Пояснение: Степень диссоциации \( \alpha \) показывает, какая доля молекул вещества распалась на ионы. Если \( \alpha = 1 \), это означает, что 100% молекул диссоциировали. 3. Определить ионную силу раствора: а) \( \text{BaCl}_2 \) (\( \text{C}=50 \)) б) \( \text{NiSO}_4 \) (\( \text{C}=10 \)) Для определения ионной силы раствора используется формула: \[ I = \frac{1}{2} \sum_{i=1}^{n} C_i Z_i^2 \] где \( C_i \) – молярная концентрация i-го иона, \( Z_i \) – заряд i-го иона. а) Для \( \text{BaCl}_2 \): \( \text{BaCl}_2 \rightarrow \text{Ba}^{2+} + 2\text{Cl}^- \) Концентрация \( \text{BaCl}_2 \) дана как \( \text{C}=50 \) (предполагаем, что это моль/л, хотя обычно концентрации не такие высокие). Тогда \( [\text{Ba}^{2+}] = \text{C} = 50 \) моль/л, \( [\text{Cl}^-] = 2\text{C} = 2 \times 50 = 100 \) моль/л. Заряды: \( Z_{\text{Ba}^{2+}} = +2 \), \( Z_{\text{Cl}^-} = -1 \). \[ I = \frac{1}{2} ([\text{Ba}^{2+}] \cdot Z_{\text{Ba}^{2+}}^2 + [\text{Cl}^-] \cdot Z_{\text{Cl}^-}^2) \] \[ I = \frac{1}{2} (50 \cdot (+2)^2 + 100 \cdot (-1)^2) \] \[ I = \frac{1}{2} (50 \cdot 4 + 100 \cdot 1) \] \[ I = \frac{1}{2} (200 + 100) \] \[ I = \frac{1}{2} (300) \] \[ I = 150 \] б) Для \( \text{NiSO}_4 \): \( \text{NiSO}_4 \rightarrow \text{Ni}^{2+} + \text{SO}_4^{2-} \) Концентрация \( \text{NiSO}_4 \) дана как \( \text{C}=10 \) (предполагаем, что это моль/л). Тогда \( [\text{Ni}^{2+}] = \text{C} = 10 \) моль/л, \( [\text{SO}_4^{2-}] = \text{C} = 10 \) моль/л. Заряды: \( Z_{\text{Ni}^{2+}} = +2 \), \( Z_{\text{SO}_4^{2-}} = -2 \). \[ I = \frac{1}{2} ([\text{Ni}^{2+}] \cdot Z_{\text{Ni}^{2+}}^2 + [\text{SO}_4^{2-}] \cdot Z_{\text{SO}_4^{2-}}^2) \] \[ I = \frac{1}{2} (10 \cdot (+2)^2 + 10 \cdot (-2)^2) \] \[ I = \frac{1}{2} (10 \cdot 4 + 10 \cdot 4) \] \[ I = \frac{1}{2} (40 + 40) \] \[ I = \frac{1}{2} (80) \] \[ I = 40 \] Ответ: а) Ионная сила раствора \( \text{BaCl}_2 \) (\( \text{C}=50 \)) равна 150. б) Ионная сила раствора \( \text{NiSO}_4 \) (\( \text{C}=10 \)) равна 40. 4. Сформулировать 1 закон Фарадея. Ответ: Первый закон Фарадея гласит: Масса вещества, выделившегося на электроде при электролизе, прямо пропорциональна количеству электричества, прошедшего через электролит. Математически это выражается формулой: \[ m = k \cdot Q \] где \( m \) – масса выделившегося вещества, \( Q \) – количество электричества (заряд), \( k \) – электрохимический эквивалент вещества. Также можно записать как: \[ m = \frac{M}{nF} \cdot I \cdot t \] где \( M \) – молярная масса вещества, \( n \) – число электронов, участвующих в реакции, \( F \) – постоянная Фарадея (96485 Кл/моль), \( I \) – сила тока, \( t \) – время. 5. Подготовка поверхности детали перед гальваническим покрытием механическим способом относится: а) галтовка б) крацевание в) шлифовка г) травление д) декапирование Ответ: а) галтовка, б) крацевание, в) шлифовка. Пояснение: Галтовка, крацевание и шлифовка – это механические методы обработки поверхности, используемые для удаления загрязнений, заусенцев и придания нужной шероховатости перед нанесением гальванического покрытия. Травление и декапирование – это химические методы. 6. Основным оборудованием электрохимического участка является: а) электролизер б) теплообменник в) электроды г) центробежный насос. Ответ: а) электролизер, в) электроды. Пояснение: Электролизер – это основной аппарат, в котором происходит электрохимический процесс. Электроды – это проводники, через которые электрический ток подводится к электролиту, и на них происходят электрохимические реакции. Теплообменник и центробежный насос могут быть вспомогательным оборудованием, но не являются основными для самого электрохимического процесса. 7. Какие средства индивидуальной защиты применяют при обслуживании электрохимического участка. а) беруши б) резиновые перчатки в) прорезиненный фартук г) силиконовые накладки. Ответ: б) резиновые перчатки, в) прорезиненный фартук. Пояснение: При работе с электролитами (кислотами, щелочами, солями) необходимо защищать кожу рук и одежду от химических ожогов и загрязнений. Резиновые перчатки и прорезиненный фартук обеспечивают такую защиту. Беруши используются для защиты от шума, силиконовые накладки – это слишком общее понятие, не относящееся к стандартным СИЗ в данном контексте. 8. Определить \( \text{pOH} \) среды \( \text{NaOH} \) при концентрации \( 0,02\text{М} \). И указать среду. а) 12,3 б) 1,6 в) 7 Решение: \( \text{NaOH} \) – это сильное основание, которое полностью диссоциирует в воде: \( \text{NaOH} \rightarrow \text{Na}^+ + \text{OH}^- \) Концентрация \( [\text{OH}^-] \) равна концентрации \( \text{NaOH} \), то есть \( 0,02\text{М} \). \[ \text{pOH} = -\log_{10} [\text{OH}^-] \] \[ \text{pOH} = -\log_{10} (0,02) \] \[ \text{pOH} = -\log_{10} (2 \times 10^{-2}) \] \[ \text{pOH} = -(\log_{10} 2 + \log_{10} 10^{-2}) \] \[ \text{pOH} = -(\log_{10} 2 - 2) \] Так как \( \log_{10} 2 \approx 0,301 \): \[ \text{pOH} = -(0,301 - 2) \] \[ \text{pOH} = -(-1,699) \] \[ \text{pOH} \approx 1,699 \] Округляем до одного знака после запятой: \( \text{pOH} \approx 1,7 \). Из предложенных вариантов наиболее близкий – б) 1,6. Теперь определим среду. Мы знаем, что \( \text{pH} + \text{pOH} = 14 \) (при \( 25^\circ\text{C} \)). \[ \text{pH} = 14 - \text{pOH} \] \[ \text{pH} = 14 - 1,7 \] \[ \text{pH} = 12,3 \] Так как \( \text{pH} > 7 \), среда является щелочной. Ответ: б) 1,6. Среда щелочная. 9. Рассчитать равновесный электродный потенциал электрода \( \text{Cu/CuSO}_4 \) При температуре \( 20^\circ\text{C} \) концентрация электролита \( 0,1 \text{моль/л} \) Для расчета равновесного электродного потенциала используется уравнение Нернста: \[ E = E^0 + \frac{RT}{nF} \ln a \] или, для растворов, где активность \( a \) приближенно равна концентрации \( C \): \[ E = E^0 + \frac{RT}{nF} \ln C \] При \( 25^\circ\text{C} \) (298 К) часто используют упрощенную форму: \[ E = E^0 + \frac{0,059}{n} \log_{10} C \] Однако, в задаче указана температура \( 20^\circ\text{C} \). Температура \( T = 20^\circ\text{C} = 20 + 273,15 = 293,15 \text{ К} \). Стандартный электродный потенциал для пары \( \text{Cu}^{2+}/\text{Cu} \) (из справочника) \( E^0 = +0,34 \text{ В} \). Реакция на электроде: \( \text{Cu}^{2+} + 2e^- \rightarrow \text{Cu} \). Число электронов \( n = 2 \). Концентрация \( C = 0,1 \text{ моль/л} \). Универсальная газовая постоянная \( R = 8,314 \text{ Дж/(моль} \cdot \text{К)} \). Постоянная Фарадея \( F = 96485 \text{ Кл/моль} \). Подставим значения в уравнение Нернста: \[ E = E^0 + \frac{RT}{nF} \ln C \] \[ E = 0,34 + \frac{8,314 \text{ Дж/(моль} \cdot \text{К)} \cdot 293,15 \text{ К}}{2 \cdot 96485 \text{ Кл/моль}} \ln (0,1) \] Сначала рассчитаем коэффициент \( \frac{RT}{nF} \): \[ \frac{RT}{nF} = \frac{8,314 \cdot 293,15}{2 \cdot 96485} = \frac{2437,6}{192970} \approx 0,01263 \text{ В} \] Теперь рассчитаем \( \ln(0,1) \): \[ \ln(0,1) \approx -2,3026 \] Теперь подставим все в уравнение: \[ E = 0,34 + 0,01263 \cdot (-2,3026) \] \[ E = 0,34 - 0,02908 \] \[ E \approx 0,31092 \text{ В} \] Округляем до двух знаков после запятой: \[ E \approx 0,31 \text{ В} \] Ответ: Равновесный электродный потенциал электрода \( \text{Cu/CuSO}_4 \) при данных условиях составляет примерно \( 0,31 \text{ В} \). 10. Какая проба самая объёмная а) генеральная б) лабораторная в) аналитическая Ответ: а) генеральная. Пояснение: Генеральная проба – это вся совокупность материала, из которого отбираются образцы. Лабораторная проба – это часть генеральной пробы, предназначенная для доставки в лабораторию. Аналитическая проба – это часть лабораторной пробы, подготовленная для непосредственного анализа. Таким образом, генеральная проба является самой объёмной.