1-21 (1016104), страница 4

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 4)

Применение. Из алюминия и его сплавов изготовляют авиаконструкции, моторы, коробки передач, насосы и другие детали. В электротехнической промышленности алюминий и его сплавы применяют для изготовления кабелей, шинопроводов, конденсаторов, выпрямителей переменного тока. Военная: строительство самолетов, танков, артиллерийских установок, ракет. Антикоррозийное покрытие. Отражающие поверхности.

14. Общая характеристика элементов IVА группы. Олово, свинец. Их получение, взаимодействие с кислородом, галогенами, растворами кислот и щелочей. Применение в технике.

а) Углерод (С), кремний (Si), германий (Ge), олово (Sn), свинец (РЬ) — элементы 4 группы главной подгруппы. На внешнем электронном слое атомы этих элементов имеют 4 электрона: ns²np². В подгруппе с ростом порядкового номера элемента увеличивается атомный радиус, неметаллические свойства ослабевают, а металлические усиливаются: углерод и кремний - неметаллы, германий, олово, свинец — металлы. б) Элементы этой подгруппы проявляют как положительную, так и отрицательную степени окисления: —4, +2, +4.

Олово.
Получение:
В процессе производства рудоносная порода (касситерит SnO₂) подвергается дроблению до размеров частиц в среднем ~ 10 мм, в промышленных мельницах, после чего касситерит за счет своей относительно высокой плотности и массы отделяется от пустой породы вибрационно-гравитационным методом на обогатительных столах. Далее олово получают восстановлением оловянного камня углем в печах: SnО2 + 2С = Sn + 2СО.
Особо чистое олово полупроводниковой чистоты готовят электрохимическим рафинированием (очистка первичных металлов от примесей электролизом водных растворов или солевых расплавов) или методом зонной плавки (метод очистки твердых в-в, основанный на различной растворимости примесей в твёрдой и жидкой фазах {есть примеси, которые лучше растворяются в жидкой фазе, они перемещаются вместе с расплавленной частью образца и в итоге скапливаются в одном месте}).

Применение:
Лужение консервной жести (зашита от коррзии, подготовка к пайке), изготовление жаростойких эмалей и глазурей, припои, станнид тринобия (Nb₃Sn) - сверхпроводящий материал.

Взаимодействие:
При комнатной температуре олово устойчиво к воздействию воздуха или воды. Такая инертность объясняется образованием поверхностной пленки оксидов.
Заметное окисление олова на воздухе начинается при температурах выше 150°C: Sn + O2 = SnO2.

С кислотами:
1. С концентрированной соляной кислотой олово медленно реагирует:
Sn + 4HCl = SnCl4 + H2.

2. В разбавленной серной кислоте олово не растворяется, а с концентрированной — реагирует очень медленно.

3. В концентрированной азотной кислоте:
Sn + 4HNO3 конц. = H2SnO3 + 4NO2 + H2O, при этом олово ведет себя как неметалл.

При взаимодействии с разбавленной азотной кислотой олово проявляет свойства металла:
3Sn + 8HNO3 разб. = 3Sn(NO3)2 + 2NO + 4H2O.

При нагревании олово может реагировать с водными растворами щелочей:
Sn + 2KOH +2H2O = K2[Sn(OH)4] + H2

Галогены, особенно фтор и хлор, взаимодействуют с оловом медленно на холоде и энергично при нагревании, образуя при этом галогениды.

Свинец.
Получение:
Металлический Свинец получают окислительным обжигом PbS с последующим восстановлением РbО до сырого Pb ("веркблея") и рафинированием (очисткой) последнего.

2PbS + ЗО2 = 2РbО + 2SO2

Применение:
Производство свинцовых аккумуляторов (Реакция диспропорционирования {один и тот же эл-т и окислитель, и восстановитель} между PbO₂ и Pb). Контейнеры для хранения радиоактивных веществ, аппаратура рентгеновских кабинетов (защита от γ-лучей, потому что свинец очень тяжелый и гамма-лучи не могут просто так через него пройти {чем тяжелее атом, тем сложнее гамма лучам пройти через него} + свинец очень широко распространен в природе и ковкий). Оболочки электрических кабелей, защищающих их от коррозии и механических повреждений. Свинцовые сплавы.
Взаимодействие:
На внешней электронной оболочке находятся 4 неспаренных электрона (2 на p- и 2 на d-подуровнях), поэтому основные степени окисления атома свинца — +2 и +4.
1. Соли двухвалентного свинца реагируют с щелочами, образуя почти нерастворимый гидроксид свинца:

2. При избытке щёлочи гидроксид растворяется:

3. Реагирует со щелочами и кислотами:

{\displaystyle \mathrm {Pb^{2+}} +\mathrm {2OH^{-}} =\mathrm {Pb(OH)_{2}} }{\displaystyle \mathrm {Pb(OH)_{2}+2OH^{-}=[Pb(OH)_{4}]^{2-}} }{\displaystyle \mathrm {[Pb(OH)_{4}]^{2-}} }Свинец образует галогениды в степени окисления +2 вида Pb(Hal)2 для всех галогенов.

С кислородом образует ряд оксидов Рb2О, РbО, РbО2, Рb3О4 и Рb2О3.

15. Термодинамические системы и их классификация. Параметры системы. Первый закон термодинамики. Понятие о термодинамических функциях состояния. Внутренняя энергия и энтальпия. Применение первого закона термодинамики к изохорному, изобарному, изотермическому и адиабатному процессам. Стандартные условия. Стандартная энтальпия образования вещества. Закон Гесса и следствия из него. Тепловой эффект химической реакции. Термохимические расчеты.

Термодинамическая система – это любая совокупность материальных тел, заключенная внутри заданных или произвольно выбранных границ. Все, что находится вне её границ - внешняя среда.

• Гомогенные – однородные по составу и физическим свойствам во всем объеме. (воздух, вода, металл и т.п., находящиеся в заданном объеме)

• Гетерогенные – состоящие из разнородных тел, отделенных друг от друга поверхностями раздела (кислород и азот в газообразном состоянии, находящиеся в емкости с

непроницаемой перегородкой).

• Открытые (m≠const, V≠const, U≠const) или Закрытые (m=const, V≠const, U≠const) – с проницаемыми для вещества границами или нет (завязанный и развязанный воздушный шарик).

• Неизолированные или Изолированные (m=const, V=const, U=const) – находящиеся в энергетическом взаимодействии с внешней средой или нет. Полностью изолированных систем в природе не бывает. Бывают только частично изолированные.

• Адиабатическая - изменение энергии в системе происходит без обмена теплоты с окружающей средой (E=W≠const, Q=const)

Параметры ТД системы – свойства, однозначно характеризующие однородные части системы.
Интенсивные – не зависят от кол-ва вещества в системе (температура, давление).
Экстенсивные – зависят от кол-ва вещества (масса, обьем, внутренняя энергия).

Первый закон ТД: Q = ΔU + А. Количество теплоты, которым система обменивается с окружающей средой равно сумме изменения внутренней энергии и работы, совершаемой над системой (А>0 работа над системой, Q<0 тепло уходит из системы).

Для бесконечно малых элементарных процессов уравнение ПЗТД принимает вид: Q = d U + W или Q = d U + p d V + W ’
Функция состояния – величина, определяемая параметрами состояния, однозначно характеризует систему и не зависит от пути её перехода из одного состояния в другое.

Внутренняя энергия - энергия системы, зависящая только от ее термодинамического состояния. Сумма кинетической энергии всех молекул, из которых состоит тело и потенциальной энергии их взаимодействия. Внутренняя энергия зависит от температуры тела, агрегатного состояния вещества и др.

Энтальпией H (теплосодержанием, тепловой

функцией) называется функция состояния термодинамической системы, равная сумме ее внутренней энергии и произведения давления на объем системы, выраженного в тех же единицах: H = U + pV

Применение первого закона термодинамики к:
1) Изотермическому процессу (U = const):
δQТ = δW = pdV QТ = W
2) Изохорному процессу(V = const):
δQV =dU QV = U2 – U1 = ΔU
3) Изобарному процессу (p = const):
δQp = dU+ d(pv) = d(U + pV) = dH
Qp= H2 – H1 = ΔH
4) Адиабатическому процесу (ΔU = 0):
W = _v1∫^v2 = p(V2 – V1)

Стандартные условия для температуры и давления — это значения температуры и давления, с которыми соотносятся значения других физических величин, зависящих от давления и температуры. Стандартное давление для газов, жидкостей и твёрдых тел = 10⁵ Па; Стандартная температура для газов = 273,15 К (0° С);

Стандартная молярность для растворов
= 1 моль/л.

Стандартная энтальпия (теплота) образования – тепловой эффект реакции образования данного вещества из простых в-в, находящихся в стандартных условиях (Δ_fH⁰₂₉₈). Энтальпия образования простых веществ принимается равной нулю.

Закон Гесса: Тепловой эффект химической реакции определяется только начальным и конечным состоянием реакционной системы и не зависит от путей протекания процесса.

Следствия из закона Гесса:

1) Тепловой эффект любой реакции находится как разность между суммой теплот образования всех продуктов и суммой теплот образования всех реагентов в данной реакции

fHреакции 298⁰=j ΣΔfH298⁰ (продукты) — iΣΔfH298⁰

(реагенты) с учетом стехиометрии.

1. Тепловой эффект прямой реакции равен по величине и противоположен по знаку тепловому эффекту обратной реакции.

1. Тепловой эффект химической реакции равен разности сумм теплот сгорания (ΔcH) исходных веществ и продуктов реакции с учетом стехиометрии:
   fHреакции 298⁰= jΣΔcH298⁰ (продукты) — iΣΔcH298⁰ (реагенты).

4) Если начальное и конечное состояния химической реакции(ий) совпадают, то её(их) тепловой эффект равен нулю.

Тепловой эффект (теплота) химической реакции – количество теплоты, выделившейся либо поглотившейся в ходе реакции при постоянном давлении или объёме (p=const или V=const) и равенстве температур исходных веществ и продуктов.
ΔH>0-эндотермический процесс, ΔH<0 экзотермический процесс.

Раздел химической термодинамики, изучающий тепловые эффекты реакций и фазовых превращений, называют термохимией. Стехиометрическое уравнение реакции, записанное с указанием агрегатных состояний исходных веществ и продуктов, а также теплового эффекта, называют термохимическим.

16. Второй закон термодинамики. Функция состояния энтропия. Расчет изменения энтропии при изобарном и изохорном процессах, при изотермическом расширении идеального газа, при смешении идеальных газов. Энтропия и термодинамическая вероятность (формула Больцмана). Третий закон термодинамики. Абсолютная энтропия вещества. Расчет изменения энтропии в процессе химической реакции. Зависимость энтропии от температуры.

Второй закон ТД:
а) Формулировка Оствальда: невозможно построить вечный двигатель II рода – машину, которая при постоянной температуре производила бы работу за счёт поглощения теплоты из окружающей среды
б) Формулировка Клаудиуса: тепло не может самопроизвольно передаваться от более нагретого тела к менее нагретому
в) Формулировка Карно: тепло, полученное от источника, не может быть полностью переведено в работу
ВЗТД гласит, что для вселенной в целом энтропия возрастает.

Энтропия – мера хаотичности системы. Чем меньше элементы системы подчинены какому-либо порядку, тем выше энтропия (впервые введено Клаузиусом в термодинамике в 1865 году для определения меры необратимого рассеивания энергии, меры
отклонения реального процесса от идеального). Функция состояния. Постоянная при замкнутых обратимых процессах, в необратимых – ее изменение всегда положительно.

Зависит от:
-агрегатного состояния вещества
-изотопного состава
-молекулярной массы однотипных соединений (CH4, C2H6)
-строения молекулы
-кристаллической структуры

Энтропия (формула) - функция состояния системы, равная в равновесном процессе количеству теплоты, сообщённому

системе или отведённому от системы, отнесённому к термодинамической температуре системы: (Дж/К)

Энтропия устанавливает связь между макро- и микросостояниями. Особенность: единственная функция, которая показывает направленность процессов.
Расчёт изменения энтропии:

а) Изохорный процесс:
= (2/1), – теплоёмкость при постоянном объёме
б) Изобарный процесс:
= (2/1), – теплоёмкость при постоянном давлении
в) Изотермическое расширение:
= ∗ (2/1) = ∗ (2/1)
г) Смешение идеальных газов.
Общее изменение энтропии равно сумме изменений энтропии каждого газа:

(n_{i –} количество молей вещества).
Через объемы:

Характеристики

Список файлов ответов (шпаргалок)