Экзаменационный билет №11

1. Коллигативные свойства растворов не электролитов. Закон Рауля, явление осмоса, уравнение Вант – Гоффа

2. Термит используется для термической сварки стальных изделий. Какое количество теплоты выделяется, если используется термит массой 1 кг?

Процесс восстановления металла из его оксида с помощью другого металла называется металлотермией. Если в качестве восстановителя применяется алюминий, то процесс называется алюминотермией.

Применение термита основано на реакциях:

Al⁰ – 3e^– = Al⁺³

Fe³⁺ + 3e^– = Fe⁰

Уравнение реакции:

2Al + Fe₂O₃ = Al₂O₃ + 2Fe

Вычислим тепловой эффект этой реакции.

H⁰ = H⁰(Al₂O₃) – H⁰(Fe₂O₃) = –1676 – (–822,2) = –853,8 кДж.

В 1 кг термита по условию содержится 75% алюминия (750 г) и 25% Fe₂O₃ (250 г). Вычислим количества веществ:

(Al) = m(Al) / M(Al) = 750 / 26,98 = 27,8 моль.

(Fe₂O₃) = m(Fe₂O₃) / M(Fe₂O₃) = 250 / 159,69 = 1,56 моль.

Fe₂O₃ в недостатке, поэтому ведем расчет по нему.

Q = –H⁰ · (Fe₂O₃) = 853,8 · 1,56 = 1331,9 кДж.

При сгорании 1 кг термита выделится 1331,9 кДж теплоты.

3. Рассчитать интервал значений энергии активации процессов, подчиняющихся правилу Вант-Гоффа, при изменении температуры от 300 к до 310 к

Правило Вант-Гоффа — при повышении температуры на 10° скорость реакции увеличивается в 2-4 раза.

Энергия активации связана с константами скорости процесса при двух температурах:

Известно, что отношение скоростей (и констант скоростей) при двух температурах связано с температурным коэффициентом скорости :

Примем  = 2.

По условию T₂ – T₁ = 310 – 300 = 10 К.

= 53594 Дж.

Примем  = 4.

= 107189 Дж.

Таким образом, интервал энергий активации 53594 … 107189 Дж.

Экзаменационный билет №12

1. Количественные характеристики растворов слабых электролитов. Закон Освальда.

2. Какие микрогальванические пары работают при электрохимической коррозии стальной поверхности с включениями меди в атмосферных условиях (привести схему). Напишите процессы

Запишем стандартные электродные потенциалы:

E⁰(Fe²⁺/Fe) = –0,44 В

E⁰(Cu²⁺/Cu) = +0,34 В

В атмосферных условиях образуется микрогальваническая пара Fe/Cu. Кроме того, сталь содержит включения углерода, поэтому имеет место также микрогальваническая пара Fe/C.

Анодный процесс: Fe⁰ – 2e^–  Fe²⁺

Катодный процесс: O₂ + 2H₂O – 4e^–  4OH^–

Схема процесса: 2Fe + 2H₂O + O₂ = 2Fe(OH)₂

На воздухе Fe(OH)₂ подвергается дальнейшему окислению:

4Fe(OH)₂ + O₂ + 2H₂O = 4Fe(OH)₃

Схема гальванического элемента:

(–) Fe | O₂, H₂O | Cu (+)

3. При пропускании H₂O(г) над раскалённым углём получается водяной газ (50% CO и 50% H₂). Какой объём газа можно получить (при н.у.), если в реакцию вступает 3 кг углерода? Что является восстановителем в процессе?

Уравнение реакции:

C(т) + H₂O(г) = CO(г) + H₂(г)

Найдем объем СО:

m(C) / M(C) = V(CO) / V_M(CO), где V_M(CO) – мольный объем CO (22,4 л/моль).

V(CO) = m(C)  V_M(CO) / M(C) = 3000  22,4 / 12,011 = 5594,9 л.

Общий объем CO + H₂ равен 5594,9  2 = 11189,8 л, что составляет 11,19 м³.

Восстановитель в этом процессе — углерод.