Часть 2

№ 13.

Рассчитайте количество теплоты, которое выделится при взаимодействии

25 г Na2О с водой при стандартных условиях. Реакция протекает по уравнению

Na2О(кр)+Н2О(ж) = 2NaОН(кр).

Дано:	Решение: По следствию из закона Гесса: Рассчитаем химическое количество оксида натрия: Рассчитаем искомое количество теплоты: Ответ:

№ 21.

Рассчитайте изменение энтропии в ходе реакции разложения 50 г карбо-

ната кальция СаСО3, протекающей при стандартных условиях по уравнению

СаСО3(кр) = СаО(кр)+СО2(г).

Дано:	Решение: Аналогично расчету энтальпии (по следствию из закона Гесса): Рассчитаем химическое количество карбоната кальция: Рассчитаем искомое изменение энтропии: Ответ:

№ 60.

Пользуясь справочными данными, установите, возможно ли при темпера-

туре 298 К восстановление ТiО2 до свободного титана по реакции

ТiО2(кр)+2С(кр)=Тi(кр)+2СО(г).

Установите температуру, при которой такая реакция возможна. Зависимо-

стью ∆Н и ∆S от температуры пренебречь.

Дано:

Решение: По следствию из закона Гесса: Аналогично расчету энтальпии (по следствию из закона Гесса): Вычислим изменение свободной энергии Гиббса: Так как изменение энергии Гиббса принимает положительное значение, реакция при 298˚ не идет. Если реакция идет самопроизвольно, то изменение энергии Гиббса имеет отрицательное значение. Вычислим температуру, соответствующую равновесию в реакции (ΔG=0): Реакция идет при значении температуры , превышающем 1794,3 К. Ответ: Реакция при 298˚ не идет,

№ 70.

Начертите диаграмму состояния (см. рис. 4.5) и определите: а) тип диаграммы; б) названия и значения всех линий и фазовых полей;

в) укажите, какая фаза будет выделяться первой при охлаждении составов, содержащих 20, 40, 55 мас. % компонента В, и температуру

начала и конца их плавления. Рассчитайте формулу химического соединения,если атомная масса компонента А равна 27, а атомная масса компонента В — 197.

Диаграмма состояния:

Тип диаграммы состояния - диаграмма состояния системы с химическим соединением, плавящимся инконгруэнтно (с разложением).

Кривая2347(линия ликвидуса) изображает состав расплавов, которые находятся в равновесии с твердыми веществами. Кривые 135и 468(линии солидуса) указывают состав твердых растворов, которые находятся в равновесии с соответствующими расплавами.

Точка3 называется эвтектической, соответствующей равновесному существованию трех фаз: жидкой фазы, кристаллов A и кристаллов B.Система инвариантна (Ф=3, С=2‑3+1=0).

Точка 4 называется перитектической. В точке перитектики, так же как и в точке эвтектики, вравновесии находятся расплав и две твердые фазы. Однако процессыпри охлаждении существенно различаются: в точке эвтектики одновременно кристаллизуются две твердые фазы, а в точке перитектики - одна твердая фаза кристаллизуется, а другая растворяется.Система инвариантна (Ф=3, С=2-3+1=0).

На полученной диаграмме имеется 6 областей (фазовых поля). Выше линии ликвидус (областьI) компоненты A и Bнаходятся в жидком (расплавленном) состоянии. Область I отвечает однородному однофазному состоянию (Ф=1; С=2-1+1=2). Области II, III, IV, V, VIотвечают неоднородным двухфазным состояниям системы (Ф=2; С=2‑2+1=1): II - твердая фаза (кристаллы) A и жидкая фаза расплава A и B; III - твердая фаза (кристаллы) химического соединения АВ и жидкая фаза расплава A и B; IV - твердая фаза (кристаллы) В и жидкая фаза расплава A и B; V - твердая фаза (кристаллы) АВ и твердая фаза (кристаллы) B; VI - твердая фаза (кристаллы) АВ и твердая фаза (кристаллы) A.

При охлаждении состава, содержащего 20% компонента В, одновременно выделяются компоненты А и В; кристаллизация проходит при постоянной температуре, равной 400ºС.

При охлаждении состава, содержащего 40% компонента В, первым кристаллизуется химическое соединение АВ; температура начала кристаллизации ~720ºС, температура конца кристаллизации 400ºС.

При охлаждении состава, содержащего 55% компонента В, первым кристаллизуется компонент В; температура начала кристаллизации ~900ºС, температура конца кристаллизации 400ºС.

Рассчитаем формулу химического соединения. Обозначим число атомов A и B в формуле химического соединения через х и у соответственно. Атомные массы этих элементов равны 27 и 197. Тогда массы A и B в химическом соединении относятся как 27х:197у. Так как химическое соединение содержит 30 % A и 70% B , тогда

27х:197у=30:70,

откуда

Таким образом, простейшая формула химического соединения A₃B.

№ 85.

Составьте схему гальванического элемента, в котором самопроизвольно

протекает реакция

Zn+CdSO4⇄ZnSO4+Cd.

Запишите уравнения анодно-катодных процессов и рассчитайте E , А′м, ∆G и

Кр, если кадмиевый электрод стандартный, а раствор ZnSO4 0,01 М. Какой вид

поляризации имеет место при работе данного элемента? Назовите способы ее

уменьшения.

Дано:	Решение: Схема гальванического элемента: Анодно-катодный процесс протекает по схеме: Рассчитаем ЭДС: По значению ЭДС найдем полезную работу, совершаемую гальваническим элементом, а также убыль свободной энергии Гиббса: Рассчитаем значение КР: Ответ:

При работе данного электрода имеет место концентрационная поляризация. Устранить ее можно перемешиванием электролита, либо путем связывания избыточных ионов Zn²⁺ в слаборастворимые или малодиссоциирующие соединения.

№ 113.

Составьте схему электролиза 1 М раствора NiCl2 (pH= )5 на графитовых

электродах. Запишите уравнения анодно-катодных процессов и суммарное урав-

нение электролиза. Рассчитайте, на сколько увеличилась масса катода, если на

аноде выделилось 112 л газа. Какой силы ток проходил через систему в течение