12 Задачи прикладного характера

241. Эффективность защитного действия ингибитора определяют по коэффициенту торможения (ингибирования):

 = ;

где _к скорость коррозии металла в отсутствии ингибитора;

_кискорость коррозии в присутствии ингибитора.

Скорость коррозии стали в водной среде составляет 9,108 в присутствии ингибитора И-1-А 0,172 и ингибитора АНПО 0,207 г/м²год. При использовании смеси ингибиторов И-1-А и АНПО (1:1) с той же суммарной концентрацией 0,05 кг/м³скорость коррозии составляет 0,00134 г/м²год, т.е. эффективность защиты металла при использовании смеси ингибиторов возрастает.

Вычислите коэффициент ингибирования для каждого случая, считая, что в небольшом диапазоне концентраций коэффициент ингибирования пропорционален концентрации.

242.Зависимость логарифма скорости коррозии железа от концентрации азотной кислоты дана в табл. 6.

Таблица 6

С,%	20	40	43	60	80	91	95
lg корр.	3,2	3,5	1,1	1,1	1,1	1,1	0,1

Представьте эти результаты графически. Чем объясняется резкий спад скорости коррозии при концентрации С_НNO40%? Почему при С_НNO95% коррозия усиливается? Объясните, почему при перевозке НNO₃по железной дороге используются алюминиевые цистерны?

243.В каком случае металл двигателя внутреннего сгорания в большей степени подвергается коррозионному разрушению: при непрерывной работе или при частых остановках? Составьте уравнения анодного и катодного процессов коррозии стали в кислой среде. Какие продукты коррозии образуются при этом?

244.Почему металл двигателя внутреннего сгорания подвергается значительному коррозионному разрушению при частых остановках двигателя? Когда эти остановки опаснее: в летнее или зимнее время? Почему? Составьте электронные уравнения электрохимической коррозии сплава железа с включениями никеля в кислой среде. Каков состав продуктов коррозии?

245.Стальные цистерны применяют для транспортировки концентрированных серной и азотной кислот. Почему надо закрывать люк в цистернах после освобождения их от кислот? Как протекает коррозия в указанном случае? Что является анодом и что катодом? Составьте электронные уравнения соответствующих процессов.

246. Получение перспективных конструкционных материалов осуществляется металлотермическим методом. При какой температуре начнется реакция:

ТiO₂+ 2Н₂Тi+ 2Н₂О?

Н=944 кДж/моль;S= 30,6;S_ТiO= 50 Дж/мольК;

Н=242 кДж/моль;S_Н= 131;S_НО= 189 Дж/мольК.

247.Известно, что марганец широко используется в качестве раскислителя стали. Возможно ли получить марганец из МnO₂алюмотермическим методом при Т= 293 К? Ответ подтвердите расчетом реакции.

Н=520 кДж/моль;S_Mn = 32;S_MnO= 53 Дж/мольК;

Н=1675 кДж/моль;S_Аl= 28;S= 51Дж/мольК.

248. При коррозии железа в воде происходит следующая реакция:

Fе + Н₂О_(ж)Fe₃O_4(т) + Н₂

Уравняйте. На основании термодинамических расчетов докажите, что эта реакция при Т = 298 К происходит самопроизвольно.

Н=286 кДж/моль;Н=1118 кДж/моль;

S_НО(ж) = 70;S= 142;S_Fе = 27;S_Н= 131 Дж/мольК.

249. Возможна ли совместная перевозка или хранение на складе этилен-гликоля, являющегося основой антифризных составов, и аммиачной селитры? Проведите соответствующие расчеты, зная, что вероятная схема реакции следующая:

С₂Н₆О₂+ 5NН₄NO₃5N₂+ 2CO₂+ 13Н₂О

G=319,45;G=183,96;

G=394,64;G=237,4 кДж/моль.

250. Как изменится скорость реакции сгорания пропана С₃Н₈(используемого в качестве жидкого топлива в карбюраторных двигателях) при увеличении давления вдвое?

251.При получении электротехнической меди на поверхности провода при Т = 1200 К образуется двухслойная окалина, содержащая СuО и Сu₂О. Проведите термодинамический анализ реакций, при которых возможно образование этих оксидов:

1) Сu+½О₂= СuO;G₁. 2) 2Сu+½O₂= Сu₂О;G₂

Cравнивая реакции 1 и 2, укажите, какой из оксидов легче образуется на поверхности проволоки? Энтальпии образования Сu₂Oи СuOравны соответственно –173 и –162 кДж/моль, а энтропии Сu₂O, СuO, Сuи О₂равны 92,9; 42,6; 33; 205,4 Дж/мольК.

252.Основным показателем качества электротехнической меди является содержание в ней кислорода. Ее очистка производится в атмосфере водорода:

Сu₂O+ Н₂= 2Сu+ Н₂О

СuO+ Н₂= Сu+ Н₂О

Накапливающаяся в дефектах металла вода оказывает расклинивающее давле-ние, что приводит к образованию микротрещин («водородная болезнь»). Зная, что изобарные потенциалы образования Сu₂O, СuOи Н₂О равны соответственно –86,3;129,4;228,8 кДж/моль, укажите, какой из слоев двухслойной окалины восстанавливается легче?

253. Сплавы типа «победит» содержат карбиды вольфрама, титана и других металлов. Их применение ограничено в связи с высокими температурами, возникающими в зоне трения. При этом возможны два процесса:

1. графитизация карбида 2WC=W₂C+C;

2. выгорание углерода 2WС + О₂=W₂C+CO₂.

На основании термодинамических расчетов оцените возможность протекания каждой из реакций, зная, что локальная температура в зоне резания может достигать 1250 К. Теплоты образования WC,W₂Cи СО₂равны соответственно –41,0;26 и –393,5 кДж/моль, а энтропииWC,W₂C; С, О₂, СО₂равны 36; 82; 5,74; 205,4; 213,68 Дж/мольК.

254.В качестве антифризной жидкости используется этиленгликоль. Оцените возможность самовозгорания этой жидкости при ее контакте с перекисью водорода. Возможно ли протекание реакции:

С₂Н₆О_2(ж)+ 5Н₂О_2(ж)= 2СО_2(г)+ 8Н₂О_(г),

если G=454,5;G=120,4;

G=228;G=394,6 кДж/моль?

255.Температура вспышки – самая низкая температура, при которой образующиеся над жидкостью пары способны вспыхивать от источника зажигания. Для простых органических молекул она рассчитывается по формуле:

t_всп. = а_о + а₁·t_кип. + а₂·Н^гор,

где t_кип. – температура кипения;

Н^гор– тепловой эффект реакции горения вещества;

а_о,а₁иа₂– эмпирические константы.

Вычислите температуру вспышки этиленгликоля, если t_кип. = 197,6^оС.

Н=389,4;Н=393,5;Н=242,8 кДж/моль;

а_о=45,5;а₁= 0,83;а₂=0,0082.

256. В качестве альтернативного топлива в двигателях внутреннего сгорания грузового тепловоза 2ТЭ10 используется пропиловый спирт. Определите количество тепла, выделяющегося при сгорании 1000 кг пропилового спирта.Н=242;Н=393,5;Н=307 кДж/моль.

257. Процесс декарбонизации известняка протекает по уравнению:

СаСО_3(т)СаО_(т) + СО_2(г);Н = 178 кДж/моль.

Сколько тепла нужно затратить на разложение 150 кг известняка, содержащего 8% примесей? Будет ли эта реакция протекать самопроизвольно при стандартных условиях?

Н=1206;S= 89 Дж/мольК;

Н=635 кДж/моль;S= 40 Дж/мольК;

Н=393 кДж/моль;S214 Дж/мольК.

258. Сколько тепла выделится при твердении 62,5 кг строительного гипса, содержащего 20% примесей, если реакция протекает по уравнению:

СаSO₄ · 0,5H₂O+ 1,5H₂O(ж)СаSO₄ · 2H₂O;Н_х.р.=17 кДж/моль.

Возможно ли самопроизвольное протекание реакции при стандартной температуре?

Н=1575 кДж/моль;S= 131 Дж/мольК;

Н=286 кДж/моль;S_НО(ж) = 70 Дж/мольК;

Н=2021 кДж/моль;S= 194 Дж/мольК.

259. Негашеная известь получается путем прокаливания известняка СаСО₃. Вычислите, при какой температуре начнется эта реакция?

Н=1206 кДж/моль ;S= 89 Дж/мольК;

Н=635 кДж/моль;S= 40 Дж/мольК;

Н=393 кДж/моль;S214 Дж/мольК.

260.Магнезиальная коррозия бетона протекает по уравнению:

Са(ОН)_2(т)+ МgSO_4(т)= СаSO_4(т) + Мg(ОН)_2(т).

Сделайте вывод о возможности самопроизвольного протекания реакции в стандартных условиях.

Н=996 кДж/моль;S= 83 Дж/мольК;

Н=1277 кДж/моль;S= 92 Дж/мольК;

Н=1424 кДж/моль; S= 107 Дж/мольК;

Н=925 кДж/моль;S= 63 Дж/мольК.