Экзамен ПМ12-21 (Теория), страница 2

Поляризация электродов влияет на потенциалы выделения них ионов. Особенно сильно это влияние на поведение иона Н в водных растворах. Нормальный потенциал его равен 0, однако для начала его выделения в виде пузырьков требуется большее напряжение, зависящее от j. Смеси восстановителей (опилки) с перекисью натрия воспламеняются при добавлении воды.

Применение: LiF - компонент флюсов при сварке и пайке алюминиевых сплавов. Модифицирующее действие оказывает легированием через шлак или жидкий флюс. NaCl - в пище, в металлургии легких и цветных металлов (шлаки и флюсы), входит в состав электролитов, применяемых в машиностр. KCl - используют в металлургии совместно с NaCl, а также как электролит, не дающий диффузионного потенциала. ШПОРА ПО ХИМИИ ~ 139102. 47. S-металлы IIA группы. Физические и химические свойства. Жесткость воды.

Методы устранения. Физические свойства: Be и Mg обладают довольно высокими механическими св-вами. Be обладает прочностью легированной стали при плотности 1,85. Mg сильно уступает Be по прочности и температуре плавления (650). Химические свойства: У атомов IIA находится 2 электрона на внешнем уровне и свободны p-орбитали. Поэтому до момента образования хим связи электроны должны перейти в возбужденное состояние, а затем гибридизироваться. Таким образом эти Ме обладают востоянной степенью окисления +2. В химических реакциях характерна реакция образования ионной связи.

Жесткость воды. Определяестя содержанием в ней солей s-металлов IIA: Са(НСО3)2; Mg(HCO3)2; CaSO4; MgSO4; CaCl2; MgCl2. Жесткость бывает 2-х видов: 1) Временная жесткость обусловлена содержанием солей Ca(HC3)2; Mg(HCO3)2 а также Fe(HCO3)2. При нагревании протекают реакции: Ca(HCO 3 )2 →CaCO 3 ↓+CO 2 ↑+ H 2 O; Mg( HCO 3 )2 → MgCO 3 ↓+CO 2 ↑+ H 2 O ; 2 MgCO 3 +2H 2 O→ Mg 2 (OH )2 CO 3 ↓+CO 2 ↑ 2) Постоянная жесткость. Определяется содержанием устойчивых, неизменяющихся солей: CaSO4, MGSO4, CaCl2, MgCl2. У с т р а н е н и е в р е м е н н о й ж е с т к о с т и - предварительное нагревание воды или ее кипячение. Гидрокарбонаты выпадают в осадок и отфильтровываются.

Устранение временной жесткости нейтрализацией гидрокарбонатов гашеной известью применяется крайне редко: ШПОРА ПО ХИМИИ ~ 139102. 41. Применение ГЭ и электролиза в технике. 1) Химические источники тока. а) ГЭ однократного действия (Mn - Zn батарея). Ca(HCO 3 )2 +Ca(OH )2 →2 CaCO 3 +2 H 2 O У с т р а н е н и е п о с т о я н н о й ж е с т к о с т и - перевод сульфатов и галидов в практически нерастворимые карбонаты или фосфаты с последующей фильтрацией: 2+ A : Zn−2 e →Zn Zn2 + + NH 4 OH →Zn [( NH 3 ) 4 ] Cl 2 + ZnCl 2 +4 H + +3 K : 4 MnO 2 + 4 H + +4 e→ 4 Mn O(OH ) б) Обратимые ГЭ (аккумуляторы).

Pb в виде пластин с нанесенным PbO опускают в раствор H2SO4. ЭДС = 2,1 В. зарядка +4 PbO+H 2 SO 4 → PbSO 4 +H 2 O ; 2 PbSO 4 +2 H 2 O ↔ Pb0 +Pb O2 +2 H 2 SO 4 работа 2+ Зарядка: A (+): Pb 2+ −2 e→ Pb4 + K (−): Pb +2 e→ Pb0 Работа: A (−): Pb0 −2 e →Pb 2+ K (+): Pb 4 + +2 e →Pb 2+ в) Топливные ГЭ (в спутниках). В качестве окислителей - О2 или воздух.

В качестве окисляющихся веществ - С, природный газ. Электроды разделены электролитом (кислоты, щелочи) Щелочной H2 - O2 ТЭ: H 2 +O2 →H 2 O; A (−): 2 H 2 + 4 OH − −4 e →H 2 O ; K (+): O2 + 2 H 2 O+4 e →4 OH − 2) Гальваностегия (получение покрытий металлов). A A⋅I⋅t⋅η Ajt⋅η k= ; m=kIt⋅η ; m=V⋅ρ=δ⋅S⋅ρ⇒ δ = = n⋅F nFS⋅ρ j = I nF ρ S 3) Гальванопластика (получение копий и отпечатков изделий) 4) ЭХРО - для изготовления изделий сложной формы из материалов, трудноподд. мех. обработке. 5) ЭХ полирование и шлифование.

CaSO 4 +Na 2 CO 3 →CaCO 3 ↓+Na2 SO4 3CaSO 4 +2 Na3 PO 4 →Ca3 ( PO 4 )2 ↓+3 Na2 SO 4 ШПОРА ПО ХИМИИ ~ 139102. 49. Соединения d-металлов низшей, средней и высшей степеней окисления. Их хим свойства. Характер химических связей в соединениях разлимчной степени окисления. Высшая степень окисления: Соединения d-металлов высшей степени окисления - сильные окислители, проявляют кислотные свойства.

Образуют соединения с элементами, имеющими большую электроотрицательность. Окислительная способность падает, а по периоду: IV : Ti ⏟ …Cr| Mn ⏟ 3 d 1 4 S2 +4 +7 5 3d 4S Cu… Zn ⏟ 2 3d 10 4S 2 R , R Средняя степень окисления: Свойства амфотерные. Оксиды носят амфотерный характер. FeO+ Fe 2 O 3 → Fe( FeO2 )→ Fe 3 O 4 У ферритов - большие магнитные свойства. Низшей степени окисления: Проявляют восстановительные свойства. Оксиды носят основной характер. Таким образом MnO, Mn2O3 - основные свойства (ионная связь).

MnO2 - амфотерные свойства (ионная, ковалентнтная полярная) Mn2O7 - кислотные свойства (ковалентная полярная). ШПОРА ПО ХИМИИ ~ 139102. 50. Комплексные соединения d-металлов. Их применение. Применяются для получения материалов высокой степени чистоты, получения начальных покрытий электролизом, применяются в процессах химикотермической обработки металлов. Рассмотрим карбонилы - соединения Ме с СО: Fe(CO)5 - пентакарбонил железа 250 o C Fe(CO )5 → Fe+5 CO ; Fe 3 d 6 4 S2 ↑↓ ↑ ↑ ↑ ↑ При образовании Fe(CO)5 происходит перестройка орбиталей. d-подуровень стремится укомплектоваться парными электронами. При этом вместо 3d6 4S2 образуется 3d8 4d0. 5 вакантных орбиталей. Геометрическое строение Fe(CO)5 - треугольная бипирамида.

K3[Fe(CN)6] - эти соли широко применяются для цианирования металлических поверхностей. Покажем, почему k=6 + − 0 6 2 2+ 6 0 K 4 [ Fe ( CN )6 ] ( H CN ) Fe 3 d 4 S ; Fe 3 d 4 S ШПОРА ПО ХИМИИ ~ 139102. 16. Равновесие в гетерогенной системе. Выражение константы равновесия гетерогенных реакций. Правило фаз Гиббса-Коновалова. Рассмотрим обратимый процесс диссоциации карбоната кальция при нагревании: CaCO3, тв ↔СaOтв +CO 2 ↑ Условиями равновесия являются давление, Т, концентрации реагирующих веществ. Однако в нашей системе концентрация твердых фаз постоянна и они не могут влиять на равновесие. Таким образом остается одна концентрация газообразного СО2, которая прямо пропорциональна р и будет зависеть от Т: n p pV =nRT ; c= = V RT Константа равновесия данной гетерогенной реакции может быть записана в следующем виде. K p = pCO =f (T ) 2 Выбор параметров, влияющих на равновесие данной гетерогенной системы, и условия равновесия определяются правилом фаз Гиббса-Коновалова: Число степеней свободы в гетерогенной системе равно числу компонентов плюс два и минус число фаз: С = К + 2 - Ф, где С - число степеней свободы, К - число компонентов, Ф - число фаз.

Число степеней свободы - число параметров равновесия, которым можно в определенных пределах задавать произвольные значения без изменения числа фаз в системе или без изменения ее строения. Например, задавая значение Т, мы можем определить для этого значения р или С. Однако бывают системы, в которых вообще нет свободных параметров. Эти системы существуют только при определенных условиях. Если С = 0 - система нонвариантная, С = 1 - моновариантная, С = 2 - бивариантная.

ШПОРА ПО ХИМИИ ~ 139102. 15. Кинетика гетерогенных процессов. Влияние поверхности раздела и диффузии на скорость реакции. Стадии: 1) Подвод веществ в зону реакции 2) Химическая реакция 3) Отвод продуктов из зоны реакции. Скорость процесса равна скорости самой медленной стадии Если подвод и отвод - самые медленные стадии - то диффузионная область. Если скорость реакции минимальна - кинетическая область. Подвод вещества диффузии определяется законом Фика: dn dC underbracealignlизменение ¿ моль ¿ =−Dunderbracealignl ⏟ коэффициент ¿ ⋅S underbracealignl ⏟ сечение ¿ ¿⋅ underbracealignl ⏟ градиент ¿ (измение Сна отрезке х)¿ ¿ dt ⏟ dx количества ¿ диффузи ¿ диффузи ¿ концентраци ¿ Знак "-" указывает, что концентрация С убывает.

На скорость герерогенной реакции влияет площадь поверхности раздела фаз. ШПОРА ПО ХИМИИ ~ 139102. 53. P-элементы IVA: С, Si, Ge, Sn, Pb. Химические свойства. Сплавы. Применение. Из p-элементов, входящих в состав IVA группы, углерод и кремний представляют собой неметаллы, германий - полупроводник - также имеет свойства, близкие к неметаллам, а олово и свинец - элементы с металлическими св-вами, но обладают амфотерными оксидами и образуют неустойчивые газообразн. гидриды.

Общая электронная формула атомов элементов IVA группы S2p2, но при возбуждении она переходит в s1p3, что после гибридизации создает степень окисления 4+. Степень 4+ характерна для углерода, кремния и германия, но для олова и свинца более характерна степернь окисления 2+. Соединения СО, SiO, GeO и SnO обладают восстановительными свойствами и, наоборот, PbO2 является сильнейшим окислителем ("перекись свинца"). ШПОРА ПО ХИМИИ ~ 139102. 52. Обзор свойств p-элементов IIIA.

Химические св-ва. Применение в технике. Наиболее типичными элементами этой группы являются B, Al. Атомы элементов группы одладают электронной формулой s1p2 и проявляют степень окисления 3+, образуя устойчивые соединения. В сильно восстановительных средах или при высоких температурах эти элементы могут проявлять и более низкую степень окисления.

БОР. Является неМе. Его оксид B2O3 очень устойчив. При взаимодействии с водой образует несколько кислотных форм или соотв солей: B 2 O3 +3 H 2 O→2 H 3 BO 3 ; B2 O3 + H 2 O→2 HBO 2 ; 2 B2 O3 + H 2 O→H 2 B 4 O7 Наиболее устойчивым соединением в обычных условиях является кислота и Na2B4O7 10H2O - соль тетраборной кислоты (бура). Соли метаборной кислоты устойчивы при высоких Т.

СЛУЖИТ флюром при пайке и сварке цветных металлов. Оксид алюминия Аl2O3 очень прочен. Обладает амфотерными св-вами и образует соли как в кислых, так и в щелочных средах: Al 2 O3 + 2 NaOH →2 NaAlO 2 +H 2 O; Al 2 O3 +6 HCl→2 AlCl 3 +H 2 O Al ( OH )3+ NaOH →Na [ Al (OH )4 ] → NaAlO 2 +2 H 2 O Сам Аl реагирует как с кислотам, так и с щелочами. Однако высокое сродство к кислороду делает компактный алюминий пассивным, так как его поверхность закрыта оксидной пленкой.

Наиболее устойчивой против коррозии является пленка Al2O3. Гидроксид Al(OH)3 амфотерен, причем диссоциация с образованием ионов H+ доминирует константа диссоциации этого процесса во много раз больше, чем при образовании ионов ОНВ водных растворах все соли Al сильно гидролизованы. .