final2022/23 Flashcards
ΘΕΜΑ 01 (a)
We have an aqueous solution of dichromate ions with a concentration of 0.2N, a volume of 2L and a density of ρ=1.13g/ml. Dichromate ions participate in a redox reaction where they are converted to trivalent chromium cations. Convert the above content expression to molarity by volume(M), to molarity by weight (m), %weight by weight content(%w/w) and %weight by volume content(%w/v)
Data given: K2Cr2O7: 294.18g/mol (molar mass)
ΘΕΜΑ 01 (b)
Calcium ion solution is titrated with ethylenediaminetetraacetic acid (EDTA) solution in a complexation titration.
Qualitatively explain the effect of the concentration of the analyte solution on the shape and the shape of the titration curve.
Qualitatively explain the effect of the concentration of the titrant solution on the shape and the shape of the titration curve.
The concentration of the analyte solution, in this case, the calcium ion solution, can have an effect on the shape of the titration curve. When the concentration of the analyte solution is low, the titration curve may exhibit a gradual increase in the titrant volume added before reaching the equivalence point. This is because a low concentration of the analyte solution requires less titrant to reach the equivalence point, resulting in a gentle slope on the titration curve. As the concentration of the analyte solution increases, the steepness of the titration curve around the equivalence point also increases since more titrant is needed to fully neutralize the higher concentration of the analyte.
Similarly, the concentration of the titrant solution, in this case, the EDTA solution, can also impact the shape of the titration curve. A high concentration of titrant solution could result in a sharper and steeper titration curve, particularly around the equivalence point, as it would require less volume of the titrant to fully neutralize the analyte solution. On the other hand, a lower concentration of the titrant solution may lead to a gentler slope in the titration curve, reflecting the greater volume of titrant required to reach the equivalence point due to the lower concentration.
ΘΕΜΑ 02 (b)
An electrolytic cell operates at 300K and in an acidic environment (pH 2.0), based on the following two reduction half-reactions H2O2 <-> H2O and MnO4- <-> Mn 2+
The initial concentrations of the molecules and ions that participate in the reaction of the element are:
H2O2 =2M, MnO4- =1M, Mn 2+ = 2M.
Using the half-reaction method, derive the overall redox reaction. Identify the anode and cathode of the cell, the oxidizing and reducing agent, the flow of electrons, and the changes in oxidation numbers.
ΘΕΜΑ 01 (c)
Determination of total hardness: Direct or direct titration. We titrate a solution containing calcium ions (C a 2+ ), volume 100 mL, with EDTA solution 0.1 M (moles/liter). The end point is determined at 10 mL.
What is the equivalent point of the process? Based on the reaction, calculate the total hardness of the sample in mol /L CaCO 3 and mg /L CaCO 3. Calculate the content of calcium ions (Ca 2+ ) as [Ca 2+ ] and the contents [EDTA ] and [Ca 2 + - EDTA ] after adding 5mL of titrant. Explain based on reactions.
The equivalent point of the process is the point at which all the calcium ions in the solution have reacted with the EDTA, leading to the formation of a stable complex. In this case, the equivalent point is reached when the volume of EDTA solution added to the 100 mL of the calcium ion solution reaches 10 mL.
To calculate the total hardness of the sample in terms of mol/L CaCO3 and mg/L CaCO3, we first need to determine the molar ratio between calcium ions and EDTA. The reaction between calcium ions and EDTA can be represented as:
Ca2+ + EDTA4- → CaEDTA2-
From the reaction, it can be seen that 1 mole of calcium ions reacts with 1 mole of EDTA. Therefore, the total hardness of the sample in terms of CaCO3 can be calculated as:
Total Hardness (mol/L CaCO3) = (Volume of EDTA solution added to reach the equivalent point) * (Molarity of EDTA solution) /Volume of Sample (L)
Total Hardness (mg/L CaCO3) = Total Hardness (mol/L CaCO3) * Molar mass of CaCO3 * 1000
For example, using the given values:
Total Hardness (mol/L CaCO3) = (0.1 mol/L) * (10 mL/1000 mL) / (100 mL/1000 mL) = 0.001 mol/L CaCO3
Total Hardness (mg/L CaCO3) = 0.001 mol/L * (100.09 g/mol) * 1000 = 100.09 mg/L CaCO3
After adding 5 mL of titrant, the contents of [EDTA] and [Ca2+ - EDTA] can be calculated as:
[EDTA] = (Initial moles of EDTA) - (moles of EDTA reacted with Ca2+)
[Ca2+ - EDTA] = (Initial moles of Ca2+) - (moles of Ca2+ reacted with EDTA)
These quantities can be determined based on the stoichiometry of the reaction and the molar ratio of the reactants.
the 12carbon-14nitrogen triple bond absorbs energy at 2150cm-1. how much shift do we expect in the peak of the carbon-nitrogen infrared spectrum, when we replace the 14nitrogen atom with 15nitrogen?
With the passage of time and the progress of the reaction, does the value of the potential of the element (Ecell) increase or decrease? When will the specific electrolytic cell stop working? Explain qualitatively.
Data: Faraday constant, NA (Avogadro), R constant
Καθώς λειτουργεί το ηλεκτρολυτικό στοιχείο, οι συγκεντρώσεις που εμπλέκονται στις ηλεκτροχημικές αντιδράσεις αλλάζουν με τη κατανάλωση αντιδρώντων και το σχηματισμό προϊόντων. Κατά συνέπεια, τα δυναμικά ηλεκτροδίων των μεμονωμένων ημι-στοιχειων μπορεί να υποστούν αλλαγές.
Αυτή η αλλαγή στα δυναμικά των ηλεκτροδίων συνδέεται άμεσα με την κινητήρια δύναμη της αντίδρασης του στοιχείου και, επομένως, το συνολικό δυναμικό του στοιχείου, που συμβολίζεται ως Ecell
Στην ηλεκτρόλυση η αντίδραση σταματά όταν το δυναμικό που εξαναγκάζεται στο στοιχείο είναι πολύ χαμηλό (που σημαίνει μεγάλη διαφορά μεταξύ των ημί-στοιχείων, δεν μπορούν να είναι ίσα).
Ecell=Eocell -RT/nFlnQ
Which molecular process requires a shorter wavelength photon, rotational excitation or electronic excitation? Explain in detail based on the particles and interactions involved in the two processes
Οι μεταβάσεις αυξάνονται σε ενέργεια με τη σειρά περιστροφικής < δονητικής < ηλεκτρονικής. Επομένως η ηλεκτρονική μετάβαση θα απαιτούσε το μικρότερο μήκος κύματος ενέργειας.
titration curve(1)
Αρχική συγκέντρωση:
-Υψηλότερη συγκέντρωση: Εάν η συγκέντρωση των ιόντων ασβεστίου είναι υψηλότερη, η καμπύλη τιτλοδότησης θα ξεκινήσει από ένα υψηλότερο αρχικό σημείο στον άξονα y, υποδεικνύοντας ότι χρειάζεται/απ. περισσότερο EDTA για να συμπλοκοποιηθεί με όλα τα ιόντα ασβεστίου. Υψηλότερη συγκέντρωση τιτλοδοτητή σημαίνει ότι ο ίδιος όγκος του τιτλοδοτητή που προστίθεται προκαλεί σημαντικά υψηλότερη αλλαγή στη συγκέντρωση του τιτλοδοτητή, γεγονός που καθιστά την καμπύλη πιο απότομη, ειδικά γύρω από το ισοδύναμο σημείο.
-Χαμηλότερη συγκέντρωση: Αντίθετα, μια χαμηλότερη συγκέντρωση Ca2+ θα ξεκινήσει την καμπύλη χαμηλότερα στον άξονα y, απαιτώντας λιγότερο EDTA για να φτάσει στο (ισοδύναμο και) τελικό σημείο. Έπειτα, η κλίση της αναλυόμενης ουσίας γύρω από ένα σημείο καμπής της καμπύλης είναι χαμηλότερη.
Μορφή καμπύλης:
-Απότομη: Με υψηλότερη συγκέντρωση Ca2+, η καμπύλη θα είναι πιο απότομη καθώς μια μικρή προσθήκη EDTA οδηγεί σε σημαντική αλλαγή στο κλάσμα των συμπλοκοποιημένων Ca2+. Αυτό καθιστά το τελικό σημείο πιο ευκρινές και ευκολότερο στον εντοπισμό.
-Σταδιακή αλλαγή: Σε χαμηλότερες συγκεντρώσεις Ca2+, η καμπύλη γίνεται λιγότερο απότομη και το τελικό σημείο μπορεί να είναι λιγότερο ευκρινές, καθιστώντας πιο δύσκολο τον προσδιορισμό του ακριβούς σημείου πλήρους συμπλοκοποίησης.
-Όγκος τελικού σημείου: Ο όγκος του EDTA που απαιτείται για να φτάσει στο τελικό σημείο αυξάνεται με τη συγκέντρωση των ιόντων ασβεστίου. Αυτό μετατοπίζει το τελικό σημείο προς τα δεξιά στην καμπύλη ογκομέτρησης.
titration (2)
-Αρχική συγκέντρωση:
Υψηλότερη συγκέντρωση: Η χρήση ενός πιο συμπυκνωμένου διαλύματος EDTA θα οδηγήσει σε ταχύτερη προσέγγιση του ισοδύναμου σημείου, καθώς χρειάζεται λιγότερος όγκος τιτλοδοτητή για να συμπλοκοποιηθεί με την ίδια ποσότητα ιόντων ασβεστίου.
-Χαμηλότερη συγκέντρωση: Μια χαμηλότερη συγκέντρωση EDTA θα απαιτήσει μεγαλύτερο όγκο για να φτάσει στο ισοδύναμο σημείο, επεκτείνοντας το μήκος της τιτλοδότησης και μετατοπίζοντας το ισοδύναμο σημείο πιο δεξιά στην καμπύλη.
-Μορφή καμπύλης:
Κλίση: Μια υψηλότερη συγκέντρωση EDTA κάνει την καμπύλη τιτλοδότησης πιο απότομη γύρω από το ισοδύναμο σημείο, καθώς κάθε προσθήκη τιτλοδοτητή έχει ως αποτέλεσμα σημαντική αλλαγή στο κλάσμα των συμπλοκοποιημένων ιόντων. Αυτό βοηθά σε ένα σαφέστερο και πιο ευδιάκριτο τελικό (κ. ι) σημείο.
-Σταδιακή αλλαγή: Με χαμηλότερη συγκέντρωση EDTA, η καμπύλη γίνεται λιγότερο απότομη και το ισοδύναμο σημείο γίνεται ευρύτερο και λιγότερο ευδιάκριτο, γεγονός που μπορεί να περιπλέξει τον προσδιορισμό του τελικού σημείου.
Επιλέγουμε τη μέθοδο ανίχνευσης τελικού σημείου έτσι ώστε να είναι πολύ κοντά στο σημείο ισοδυναμίας, ώστε να βρίσκεται πάντα και στο απότομο τμήμα της καμπύλης.
-Ακρίβεια τελικού σημείου: Οι υψηλότερες συγκεντρώσεις EDTA μπορούν να οδηγήσουν σε πιο ακριβή τελικά σημεία λόγω της απότομης καμπύλης, ενώ οι χαμηλότερες συγκεντρώσεις μπορεί να οδηγήσουν σε ευρύτερα τελικά σημεία με μικρότερη ακρίβεια.
( akribeia high c - σφάλμα ανάγνωσης προχοΐδας για χαμηλότερο όγκο τιτλοδοτητή σημαίνει υψηλότερο ποσοστό σφάλματος)
w
o καθορίστε το ελάχιστο δυναμικό που απαιτείται για να καταστεί δυνατή μια αντίδραση με μια εξωτερική πηγή ενέργειας, συνήθως πρέπει να λάβετε υπόψη την ελεύθερη ενέργεια Gibbs (ΔG) της αντίδρασης. Το ΔG αντιπροσωπεύει την ενέργεια που είναι διαθέσιμη για την εκτέλεση εργασιών σε ένα σύστημα και εάν είναι αρνητική, η αντίδραση είναι αυθόρμητη (εφικτή) υπό τυπικές συνθήκες. Ωστόσο, εάν είναι θετική, η αντίδραση είναι μη αυθόρμητη (μη εφικτή) υπό τυπικές συνθήκες.
Η σχέση μεταξύ ΔG, δυναμικού (τάση) και θερμοκρασίας δίνεται από την εξίσωση:
Δ𝐺=−𝑛𝐹𝐸ΔG=−nFE
Οπου:
ΔG είναι η αλλαγή στην ελεύθερη ενέργεια Gibbs
n είναι ο αριθμός των γραμμομορίων ηλεκτρονίων που μεταφέρονται στην αντίδραση
Η F είναι η σταθερά του Faraday (περίπου 96.485 C/mol96.485C/mol)
E είναι το δυναμικό του στοιχείου (τάση)
Για να είναι εφικτή μια αντίδραση, το ΔG πρέπει να είναι αρνητικό, που σημαίνει ότι το γινόμενο των 𝑛n και 𝐸E πρέπει να είναι θετικό. Επομένως, χρειάζεστε ένα αρκετά υψηλό δυναμικό (τάση) για να κάνετε το γινόμενο των 𝑛n και E μεγαλύτερο από μηδέν, εξασφαλίζοντας αρνητικό ΔG.
