12. Получение и химические свойства металлов уровень а

1. Используя справочные данные по Δ_fH⁰(298K) и S⁰(298K), определить температурную границу возможного технического использования карботермического процесса: PbO_(к) + C_(к) < = > Pb_(к) + CO_(г)

Записать выражение для константы равновесия К_р

Дано: Уравнение реакции	РЕШЕНИЕ: Приведенный процесс будет возможен, когда равновесное давление оксида углерода (II) будет равно или превышать внешнее давление, т.е. РСО = 1
Т - ?

Поскольку К_Р = Р_СО = 1, то температуру, при которой будет соблюдаться это условие, можно определить из уравнения:

- 2,303RT lgK_P = Δ_rH⁰(298K) – Δ_rS⁰(298K)

Так как lgK_P = lg1 = 0, то 0 = Δ_rН⁰(298K)1000 – ТΔ_rS⁰(298K)

Откуда

где 1000 – коэффициент перевода кДж в Дж

Δ_rH⁰(298K) и Δ_rS⁰(298K) определим по первому следствию из закона Гесса. Подставим табличные данные в уравнение:

PbO_(к) + C_(к) < = > Pb_(к) + CO_(г) (12.1)

Δ_fH⁰(298K) -219,3 0 0 -110,5

кДж/моль

S⁰(298K) 66,1 5,7 64,9 197,5

Дж/мольК

Δ_rH⁰(298K) = -110,5 – (-219,3) = 108,8 кДж

Δ_rS⁰(298K) = 197,5 + 64,9 – 5,7 – 66,1 = 190,6 Дж/К

Ответ: процесс возможен при нагревании начиная с Т =571К

2. Вычислить массовую долю оксида цинка в смеси с цинком, если при взаимодействии 7,27 г смеси с водным раствором щелочи выделилось 1,12 л водорода (н.У.).

Дано: Смесь Zn и ZnO mсмеси = 7,27 г Vо ( ) = 1,12 л ωZnО - ?

РЕШЕНИЕ: mZnO = mсмеси - mZn ZnО + H2О + 2NaOH = Na2[Zn(OH)4] (12.2) Zn +2H2О + 2NaOH = Na2[Zn(OH)4] + H2 (12.3) НОК ДМ Zn – 2e = Zn2+ 1 2 H+ + e = Hо 2 Zn + 2H+ = Zn2+ + 2Hо

Поскольку водород выделяется только при взаимодействии цинка с водным раствором щелочи, то массу цинка определяем из уравнения реакции (12.3):

Составляем пропорцию:

6 5,4 г Zn 22,4 л Н₂

m _Zn 1,12 л Н₂

где М_Zn = 65,4 г/моль

m_Zn =

m_ZnО = m_смеси - m_Zn = 7,27 – 3,27 = 4 г

Ответ: .

3. Используя значения стандартных электродных потенциалов, рассчитать константу равновесия в реакции цементации, протекающей при стандартных условиях.

CuSO_4(р) + Fe_(к) < = > FeSO_4(р) + Cu_(к)

Дано: Уравнение реакции Кс - ?

РЕШЕНИЕ Записываем реакцию в молекулярно-ионном виде:

Fe^o_(к) + Cu²⁺_(р) + SO <=> Fe²⁺_(р) + SO + Cu^o_(к) – полное ионное уравнение

Cu²⁺_(р) + Fe^o_(к) < = > Fe²⁺_(р) + Cu^o_(к) – сокращенное ионное уравнение

НОК ДМ

о кис-ль Сu²⁺ + 2ē = Cu 1 = 0,34В (табл. 11.1)

2

в осст-ль Fe^o - 2ē = Fe²⁺ 1 = -0,44В (табл. 11.1)

Cu²⁺ + Fe^o = Cu^o + Fe²⁺

ε^o = - ; ε^o = 0,34 - (-0,44) = 0,78В

Так как приведенная реакция является окислительно-восстановительной, то:

; = , где z - НОК

= = 10²⁶

Ответ: К_с = 10²⁶. Высокое значение К_с свидетельствует о практически полном смещении равновесия вправо.