12. Получение и химические свойства металлов уровень а

1. Используя справочные данные по и , 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 наружному давлению или превышать его, т.е. РСО = 1
Т - ?

При равновесии = 0, тогда К_Р = Р_СО = 1, то температуру, при которой будет соблюдаться это условие, можно определить из уравнения:

- 2,303RT lgK_P = – Т·

Так как lgK_P = lg1 = 0, то 0 = ·1000 – Т ·

Откуда

где 1000 – коэффициент перевода кДж в Дж

и определим по первому следствию из закона Гесса. Подставим табличные данные в уравнение (12.1):

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

-219,3 0 0 -110,5

кДж/моль

66,1 5,7 64,9 197,5

Дж/мольК

= -110,5 – (-219,3) = 108,8 кДж

= 197,5 + 64,9 – 5,7 – 66,1 = 190,6 Дж/К

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

2. При взаимодействии 7,27 г смеси, состоящей из оксида цинка с цинком, с водным раствором щелочи выделилось 1,12 л водорода (н.у.). Написать уравнения протекающих процессов. Вычислить массовую долю оксида цинка в смеси.

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

РЕШЕНИЕ: = - ZnО + H2О + 2NaOH = Na2[Zn(OH)4] (12.2) Znо+2+2NaOH=Na2[Zn+2(OH)4] + (12.3)

НОК ДМ

Zn^о – 2e = Zn⁺² 1

2

H⁺ + e = H^о 2

Zn + 2H⁺ = Zn⁺² + 2H^о

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

Составляем пропорцию:

вытеснит 22,4 л Н₂

65,4 гZn 22,4 л Н₂

1,12 л Н₂

где = 65,4 г/моль

=

= - = 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)

Записать выражение для константы равновесия

Дано: Уравнение реакции Кс - ?

РЕШЕНИЕ Записываем реакцию в ионно- молекулярном виде:

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

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

НОК ДМ

окис-льСu²⁺ + 2ē = Cu 1 = 0,34В (табл. 11.1)

2

восст-льFe^o - 2ē = Fe²⁺ 1 = -0,44В (табл. 11.1)

Cu²⁺ + Fe^o = Cu^o + Fe²⁺ - стандартное напряжение этой реакции

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

Так как приведенная реакция является окислительно-восстановительной, то:

; = , гдеz - НОК

= = 10²⁶

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