Федеральное агентство по образованию
Государственное учреждение высшего
профессионального образования
Московский государственный университет
Кафедра химии
Курсовая работа
“Термодинамические характеристики (H,S,G) и возможность самопроизвольного протекания процесса”
Выполнил:
студент группы 420681
Проверил:
доцент кафедры химии
Москва 2009
План курсовой работы
Уравнять реакцию, используя электронно-ионный метод, указать процесс окисления, восстановления (окислитель, восстановитель).
Найти потенциалы окислителя и восстановителя указать направления протекания процесса.
/>/>/>Определить термодинамические характеристики (H, S, G) и возможность самопроизвольного протекания процесса.
Определить, изменение каких параметров может сместить равновесие в сторону продуктов реакции (написать кинетическое уравнение).
Написать электронную формулу всех элементов по 2 и 4 квантовым числам. Для отмеченного атома определить высшую и низшую валентность (составить формулу для гидроксидов, оксидов, солей и их химических соединений). Может ли взаимодействовать отмеченный металл с кислотами (HCL, H2SO4 (р),H2SO4 (к),HNO3 (P),HNO3 (K), растворами щелочей) (ответы обосновать). Отмеченный металл находиться в контакте с железом. Как будут протекать процессы коррозии во влажном воздухе и кислой среде. Способы защиты металла от коррозии.
Уравнять, используя электронно-ионный метод.
/>3Pb*O2 + Cr2 (SO4) 3 +16NaOH 3Na2PbO2+2 Na2CrO4 + 3Na2SO4+8H2O
1 Cr2+2 — 6e 2Cr +6 — Окисление восстановителя
3 Pb+4 +2e Pb+2 — Восстановление окислителя
Метод полу-реакции
1 Cr2+2 +16OH — 6e 2CrO4-2 +8H2O — Окисление восстановителя
3 Pb+4 +2e Pb+2 — Восстановление окислителя
PbO2+Cr2+3+16OH PbO2+2CrO4+8H2O
2. Потенциалы окислителя и восстановителя.
E0Pb+4/Pb+2= 2, 33 — окислитель
E0Cr+2/CrO4-2 = 0, 53 — восстановитель
∆E= E окислителя — E восстановителя = 2,33-0,56=1,80
∆E>0, следовательно, ∆G
3. Приведены стандартные образования H и Sпри температуре 298K.
Вещество
∆HKДж/моль
SДж/ моль*K
Cr2(SO4) 3
-3308
288
PbO2
-276,6
-218,3
NaOH
— 425,88
64,43
Na2PbO2
-819,3
189,1
Na2CrO4
-1343
176,6
Na2SO4
-1387,9
149,58
H2O
-285,8
70,1
4. Определить, изменением каких параметров можно сместить равновесие в сторону продуктов реакции
Согласно принципу Ле-Шателье при повышении температуры химическое равновесие смещается в сторону эндотермической реакции. Поскольку данная реакция является эндотермической, то для того чтобы сместить равновесие в сторону обратной реакции, необходимо понизить температуру.
5. Написать электронную формулу 2 и 4 квантовым числам
H 1s1
O 1s22s22p4
Na 1s22s22p63s1
S 1s22s22p63s23p4
Cr 1s22s22p63s23p63d54s1
Pb 1s22s22p63s23p63d104s24p64d104f145s25p65d106s26p2
6. Определить высшую и низшую валентность
Pb — химический элемент IV группы; конфигурация внешней оболочки атома 6s26p2. Наиболее характерны 2 степени окисления +2 и +4.
Pb+2Pb+4
PbO PbO2
Оксид олова (II) Оксид олова (IV)
Основный Амфотерный
Pb (OH) 2 Pb (OH) 4=H2PbO3
KNO3 + Pb = KNO2 + PbO
1 N +5 +2e N +3 — пр. восстановление (KNO3) окислитель
1 Pb0 — 2e Pb+2 — пр. окисление (Pb) восстановитель
2РbО + РbO2 = Рb2РbO4 (Pb3O4)
Pb (NO3) 2 (конц) + Na2CO3 (конц) = PbCO3↓ + 2NaNO3
PbSO4+ Na2S = PbS↓ + Na2SO4
Pb (OH) 2+ 2NaOH (конц) = Na2[Pb (OH) 4] (р)
7. Взаимодействие отмеченного металла с кислотами–PAGE_BREAK–
(HCL, H2SO4 (р),H2SO4 (к),HNO3 (P),HNO3 (K) ), растворами щелочей.
PbO2+ Pb + 2H2SO4(конц., гор) = 2PbSO4+2H2O
1 Pb0 — 2e Pb+2 — пр. Окисление (Pb) восстановитель
2 H+ +1e H0 — пр. Восстановление (H2SO4) окислитель
Pb + 2HCl = PbCl2 + H2
1 Pb0 — 2e Pb+2 — пр. Окисление (Pb) восстановитель
2 H+ +1e H0 — пр. Восстановление (HCl) окислитель
Pb + H2SO4 (р) = PbSO4+ H2
1 Pb0 — 2e Pb+2— пр. Окисление (Pb) восстановитель
1 2H+ +2e 2H0 — пр. Восстановление (H2SO4) окислитель
Pb + 4HNO3 (р) = Pb (NO3) 2+ 2NO2+ 2H2O
1 Pb 0 — 2e Pb +2 — пр. Окисление (Pb) восстановителя
2 N+5 +1e N+4 — пр. Восстановление (HNO3) окислителя
PbO2+MnSO4 +2NaOH Na2PbO2+ Na2MnO3 +Na2SO4+H2O
8. Анодное и катодное покрытие гальвано-пары Fe/Pb. Процесс коррозии сплава железа со свинцом и способ ее устранения.
Eopb2+ = 1,23 катод
EoFe2+ = — 0,44 анод
В кислой среде процесс проходит с водородной деполяризацией:
Pb/H2SO4/Fe+
Продукт коррозии: PbSO4 и H2O
В нейтральной среде для активного металла процесс идёт с водородной деполяризацией:
Pb/H2O,O2/Fe+
2Pb+2 H2O+ O2=Pb+4OH
А(Fe): Fe — 2e = Fe2+K (Pb): O2 + H2O + 4e = 4OH-
Список литературы
Глинка Н.Л. Общая химия: Учебное пособие для вузов. — / Под ред.В.А. Рабиновича. — Л.: Химия, 2006.
Глинка Н.Л. Задачи и упражнения по общей химии: Учеб. пособие для вузов/ Под ред.В.А. Рабиновича и Х.М. Рубиной. — Л.: Химия, 2007
Блинов Л.Н., Перфилова И.Л., Чувиляев РГ. Химия. Основные понятия, реакция, законы, схемы: Учеб. Пособие. СПб. 2004.92с.
Химия. Классы химических соединений: Учеб. Пособие / Н.П. Танцура, А.В. Горелова, И.Н. Семенов, Л.Н. Блинов. (Серия «Школа-вуз»). СПб. 2005.67с.
Семенов И.Н., Перфилова И.Л. Химия. СПб.: Химия, 2000.656с.
Коровин Н.В. Общая химия. М.: Высшая школа, 2009.558с.