Вариант 26 4 Определите термодинамическую возможность окисления металла M кислородом при стандартных условиях

Вариант 26

4
Определите термодинамическую возможность окисления металла M кислородом при стандартных условиях. Рассчитайте значение парциального давления кислорода, ниже которого невозможно окисление данного металла. Приведите уравнение соответствующей реакции
Cu-> CuO
2Cu + O2 => 2CuO
Для начала рассчитаем Энергию Гиббса при стандартных условиях используя приближенную формулу Гиббса-Гельмгольца:
∆G0298 = ∆H0298 – T ∆S0298
Рассчитаем значения ∆H0298 и ∆S0298 по следствию из закона Гесса:
∆H0298 = 2∆f H0298 (CuO) – 2∆f H0298 (Cu) – ∆f H0298 (O2)
Так как ∆f H0298 простых веществ равна нулю, то
∆H0298 = 2∆f H0298 (CuO)
∆f H0298 (CuO) – справочная величина
∆H0298 = 2* (-162,1) = -324,2 кДж/моль = – 324200 Дж/моль
∆S0298 = 2∆f S0298 (CuO) – 2∆f S0298 (Cu) – ∆f S0298 (O2)
Данные значений ∆f S0298 тоже берем из справочника
∆S0298 = 2*42,7 – 2*64,8 – 205,0 = -249,2 Дж/моль*К
Рассчитаем ∆G0298
∆G0298 = – 324200 – 298 *(-249,2) = -249 938 Дж/моль = – 249,9 кДж/моль
Так как ∆G0298 <0 , значит данная газовая коррозия при данных условиях термодинамически возможна.
Данная реакция НЕ сможет протекать, если ∆G0298 будет > 0

∆G = -RT lnKp = RT ln (p(O2))
Отсюда: ln(p(O2)) < ∆G/RT
p(O2) < e∆GRT
p(O2) < 2,3-2499388,314*298
p(O2) < 2,3-100.88
p(O2) < 3,23 *10-27 атм.
Значит при парциальном давлении кислорода ниже 3,23 *10-27атм. Реакция протекать не будет

43

В результате атмосферной коррозии указанного металла за время t образовалось m грамм его гидроксида M(OH)n. Напишите уравнение электродных процессов и суммарной реакции данного вида коррозии. Вычислите массу прокорродировавшего металла, объем поглощенного при этом газа при н.у. и силу коррозионного тока.
Mn, m(Mn(OH)2) = 0,304г, t=15 мин
На аноде происходит окисление марганца, на катоде- восстановление кислорода ( у нас атмосферная коррозия)
АНОД Mn0 -2e => Mn2+ 2 2 восстановитель, окисление
КАТОД 2Н2O + O2 +4e => 4OH – 4 1 окислитель ,восстановление

Суммарное уравнение :
2Mn + 2H2O + O2 => 2Mn2+ + 4OH-
Образовавшиеся на катоде и аноде ионы образуют гидроксид марганца(II)
Mn2+ + 2OH- => Mn(OH)2

2Mn + 2H2O + O2 => 2Mn (OH)2

Для вычислений массы m (для газов – объема V) веществ, образующихся(потраченных) на электродах в результате электролиза, необходимо воспользоваться законом Фарадея:
или (для газов):
где M- молярная масса, г/моль
Vm-молярный объем, равный 22.4 л/моль при н.у.
I -сила тока, А
z -число электронов в уравнении электродного процесса
t -время проведения электролиза, секунды
F -постоянная величина (число Фарадея),
равная 96500 Кл/моль
из этой формулы выведем, чему будет равна сила тока:
время переведем в секунды 15 минут *60 = 900 с
так как мы знаем массу образовавшегося гидроксида марганца (II)
и его молярную массу M(Mn(OH)2) = 55 + 2*16 + 2*1 = 89 г/моль

Рассчитаем количество затраченного кислорода:

Рассчитаем количество выделившегося металла марганца:

На странице представлен фрагмент работы. Его можно использовать, как базу для подготовки.

Заказать полное решение

Часть выполненной работы