Свойства времени и химические процессы в природе — страница 8

  • Просмотров 555
  • Скачиваний 12
  • Размер файла 2593
    Кб

оцените возможность обнаружения мышьяка или его соединений в медном кувшине покрытым кадмием с подкисленной водой? Протекание процесса окисления без стехиометрических коэффициентов можно представить следующей схемой As2O3 + Me + H+ AsH3↑ + Men+ + H2O Определите, если такое возможно, сколько времени понадобится для оценки (обнаружения) наличия яда в веществе и в каком температурном интервале могут протекать данные процессы? Исходные

справочные данные Наименование матери ала Диапазон температур, К Эффективная константа скорости гетерогенного процесса k* Энергия активации кинетической области Е акт(к), кДж/моль; Энергия активации диффузионной области Е акт (д), кДж/моль; РН раствора Cu 273-313 От 0,037 до 25,65 131,56 14,85 6,15 Ti От 0,045 до 29,875 121,37 18,89 Решение Сначала необходимо определить, какое из веществ – Cu или Ti – будет окисляться значит в реакции обнаружения мышьяка будет

участвовать Ti. Что же тогда необходимо сделать? 1. Проверить возможность процесса разрушения титановой оболочки, протекающего по схеме: Титан является восстановителем (степень окисления изменяется от 0 до +4). Арсин является окислителем (степень окисления изменяется от +3 до -3). Таким образом, очевидно, что в данном случае этот процесс является окислительно-восстановительным. Процесс окисления , Процесс восстановления , Суммарный

процесс, с учётом равенства коэффициентов будет выглядеть так: , а константа равновесия для суммарного процесса равна , где [AsH3] – равновесная концентрация арсина; [Ti4+] – равновесная концентрация ионов титана; [As2O3] – равновесная концентрация оксида мышьяка; [H2O] – концентрация воды (const); [Ti]- – равновесная концентрация титана;. [H+] – равновесная концентрация ионов водорода. Окислителем, в данном случае, может быть и ион водорода [H+],

так как рН=6,15 среды (по условию задачи) меньше 7. Процесс восстановления в данном случае описывается схемой ; Но, так как < , то более вероятным окислителем является кислород, растворённый в водном растворе вина. Если – потенциал катодного процесса, а потенциал анодного процесса, тогда условие равновесия будет выглядеть следующим образом = . После преобразования данного соотношения можно записать или, Константа равновесия равна

При подстановке в выражения энергии Гиббса можно предположить, что протекание процесса разрушения титана вероятно, так как Kp >1. 2. Для нахождения температурного интервала протекание процесса диффузии и кинетики по исходным данным необходимо построить графическую зависимость lgk* от 1/Т. Схема процесса разрушения (окисления) титана выглядит следующим образом . При построении графической зависимости lgk* от 1/Т производятся