Задание 4:

Наиболее распространенными методами очистки коллоидных систем являются диализ, электродиализ и ультрафильтрация, основанные на свойстве некоторых материалов – т.н. полупроницаемых мембран (коллодия, пергамента, целлофана и т.п.) – пропускать ионы и молекулы небольших размеров и задерживать коллоидные частицы.

Все полупроницаемые мембраны представляют собой пористые тела, и непроницаемость их для коллоидных частиц обусловлена тем, что коэффициент диффузии для коллоидных частиц значительно (на несколько порядков) меньше, чем для ионов и молекул, имеющих намного меньшие массу и размеры.

Ультрафильтрация – отделение дисперсной фазы от дисперсионной среды путем фильтрования под давлением через полупроницаемые мембраны. При ультрафильтрации коллоидные частицы остаются на фильтре (мембране). Ультрафильрация позволяет  скорее  отделить  от   коллоидного раствора электролиты  и другие примеси (низкомолекулярные неэлектролиты), чем это происходит при диализе.

         При ультрафильтрации  достигают высокой степени очистки золя, периодически разбавляя последний водой. При разбавлении водой золь будет содержать меньше низкомолекулярных примесей, но одновременно    и стабилизаторов.

         На конечной стадии путем отсасывания дисперсионной среды можно сконцентрировать коллоидный раствор.  При этом важно, что повышается концентрация только дисперсной фазы,  состав же дисперсионной среды остается практически постоянным.

         Ультрафильтрация может  применяться в сочетании с электродиализом (электроультрафильтрация),  благодаря чему значительно ускоряется удаление электролитов из коллоидного раствора.

Задание 5:

Уравнение реакции:

Fe₂O₃ + 3CO → 2Fe + 3CO₂

(к) (г) (к) (г)

1. Таблица 1 – Значения термодинамических величин

Вещество	кДж/моль	, Дж/(моль К)	, кДж/моль
Fe2O3	- 822,2	87,4	-740
CO	-110,5	197,5	-137,1
Fe	0	27,2	0
CO2	-393,5	213,7	-394,4

2. Стандартное изменение энтальпии данной реакции:

;

кДж

<0, значит Q>0. В процессе реакции выделяется тепло. Реакция экзотермическая.

3. Для определения знака энтропии рассмотрим имеющуюся реакцию:

В начале реакции имелось 3 моля газообразного вещества. В продуктах реакции образовалось также три моля газообразных веществ. Значит, можно сказать, что значение энтропии близко к нулю. Знак может быть и положительный и отрицательный.

Расчет:

=

Дж/К.

Энтропия положительна. Процесс самопроизвольно протекает в прямом направлении ( процесс термодинамически возможен).

Самопроизвольному протеканию реакции способствует энтропийный фактор.Данное утверждение следует из обобщения первого и второго законов термодинамики:

При рассмотрении изолированной системы: dU= const, dV= const. Получается: . При стандартных условиях T>0.

Следовательно знак изменения энтропии является критерием направленности самопроизвольного процесса.

• Если S=0: система находится в состоянии термодинамического равновесия.

• Если S>0: процесс самопроизвольно протекает в прямом направлении.

• Если S<0: самопроизвольно протекает лишь обратный процесс. Прямой процесс термодинамически невозможен.

4. Энергия Гиббса

1. Вычислим, используя уравнение Гиббса-Гельмгольца:

;

Дж=31.45 кДж

2. Вычислим, используя стандартные значения энергии Гиббса:

;

31900 Дж=31.9 кДж

Задание 7:

Уравнение A+B=C+D		Изменение внешних параметров
		C	P	T	V
CO2 (г) + C (т) ↔ 2 CO (г)	>0	CC ↑		↑	↑
4 HCl2 (г) + O2 (г) ↔ 2 Н2О(г) + 2 Сl2 (г)	<0	CA ↓	↓	↑

Реакция 1: CO_{2 (г)} + C _(т) ↔ 2 CO _(г)

В данном уравнении >0. Реакция эндотермическая

Запишем уравнения скоростей прямой и обратной реакции. Концентрации веществ в твердом состоянии постоянны, поэтому в кинетическое уравнение гетерогенных реакций они не входят.

Скорости прямой и обратной реакции:

и

Константа равновесия:

;

Влияние изменения внешних параметров:

1. C_C↑: Увеличение концентрации продуктов реакции приводит к увеличению скорости обратной реакции. Соответственно равновесие смещается в сторону реагентов (По принципу Ле Шателье).

2. T↑: Так как реакция эндотермическая, то по принципу Ле Шателье, при повышении температуры, равновесие сместиться в сторону обратной реакции.

3. V↑: Увеличение объема в системе, приводит к уменьшению давления. В соответствии с принципом Ле Шателье, при уменьшении давления, равновесие сместиться в сторону той реакции, которая идёт с увеличением числа молей газообразных веществ.

В данном случае: 1моль ↔ 2 моля.

Равновесие сместится в сторону продуктов реакции.

Реакция 2: 4 HCl_{2 (г)} + O_{2 (г)} ↔ 2 Н₂О_(г) + 2 Сl_{2 (г)}

Данная реакция относится к числу гомогенных, поскольку все вещества, участвующие в ней, являются газами.

Реакция экзотермическая, так как <0.

Запишем уравнения скоростей прямой и обратной реакции.

и

Константа равновесия:

;

Влияние изменения внешних параметров:

1. C_A↓: Уменьшение концентрации реагентов приводит к увеличению скорости обратной реакции. По принципу Ле Шателье, равновесие сместиться в сторону реагентов.

2. P↓: Прямая реакция проходит с уменьшением числа молей:

4+1 ↔ 2 + 2. В соответствии с принципом Ле Шателье уменьшение давления приведет к смещению равновесия в сторону обратной реакции, или реагентов.

3. T↑: Прямая реакция является экзотеримической, следовательно, повышение температурв приведет к смещению равновесия в сторону обратной реакции (принцип Ле Шателье)