Transcript Werkcollege 7 Thermodynamica 2, 2014/2015 Opgave 28 Opgave

Werkcollege 7 Thermodynamica 2, 2014/2015
Opgave 28
Bereken de molaire oplosbaarheid s in mol/kg van HgCl2 bij 298.15 K.
Hint: Gebruik de ∆f G
j voor de componenten j uit de tabellen in de data section van Atkins om
de evenwichtsconstante K te berekenen en ga er van uit dat het zout zo slecht oplosbaar is dat we
de activiteiten van de ionen kunnen benaderen met de molaliteit; controleer die slechte oplosbaarheid
achteraf.
Opgave 29
Bereken de ionsterkte van een oplossing bestaande uit 0.20 mol/kg KCl en 0.10 mol/kg FeCl3 .
Opgave 30
We bepalen de verandering van de oplosbaarheid van het uiterst slecht oplosbare zout AgCl in water bij
298.15 K (s = 1.274·10−5 mol/kg) door de ionsterkte van de oplossing te vergroten door er 0.00200 mol/kg
K2 SO4 in op te lossen.
a) Bereken eerst de evenwichtsconstante voor het oplossen van AgCl in afwezigheid van K2 SO4 met
behulp van de Debye-Hückel wet.
b) Bereken vervolgens de ionsterkte van de oplossing met K2 SO4 zonder AgCl.
c) Bereken nu de gemiddelde activiteitscoëfficient van de Ag+ en Cl− ionen in de K2 SO4 -oplossing met
de Debye-Hückel wet en het resultaat van b), d.w.z. door de ionsterkte van AgCl in de oplossing
te verwaarlozen.
d) Bereken de oplosbaarheid van AgCl in de K2 SO4 -oplossing met behulp van het resultaat van c).
e) In onderdeel b) is de ionsterkte van de oplossing bepaald door alleen K2 SO4 mee te nemen. Dit
is een redelijke benadering omdat AgCl slecht oplosbaar is vergeleken met K2 SO4 . Ga na wat de
oplosbaarheid van AgCl wordt door het resultaat van onderdeel d) mee te nemen in de bepaling
van de ionsterkte van de (gehele) oplossing en vervolgens de oplosbaarheid van AgCl in de K2 SO4 oplossing opnieuw te bepalen.
Opgave 31
Laat zien dat de oplosbaarheid s van een slecht oplosbaar eenwaardig 1:1 zout in termen van het oplosbaarheidsprodukt Ks gegeven wordt door
r p
s
b .
s = Ks exp 1.172
b
Hint: vertaal het slecht oplosbare karakter in een activiteitscoëfficiënt die gemiddeld wordt over beide
ionen en voor uiterst lage concentraties met de Debye-Hückel wet wordt benaderd.
Opgave 32
We bekijken de reactie
Zn(s) + CuSO4 (aq)
ZnSO4 (aq) + Cu(s).
In de tabel is een aantal data gegeven bij T = 298 K, de temperatuur waar we bij blijven in deze opgave.
1
2+
Cu (aq)
Zn2+ (aq)
SO2−
4 (aq)
Cu2+ (aq)/Cu
∆f H  (kJ/mol)
64.77
-153.89
-909.27
∆f S  (J/molK)
∆f G (kJ/mol)
65.49
E  (V)
-22.92
-744.53
+0.34
a) Bereken de standaard reactie enthalpie ∆r H  voor de reactie.
b) Bereken de standaard reactie Gibbs vrije energie ∆r G voor de reactie.
c) Laat zien met behulp van het resultaat van het vorige onderdeel dat voor het redoxkoppel Zn2+ /Zn
de standaard elektrochemische potentiaal gelijk is aan E  (Zn2+ /Zn) = -0.76 V.
d) Ga na dat hetzelfde resultaat wordt gevonden met behulp van ∆r G voor de reactie
Zn2+ + 2e−
Zn(s).
2