Электролиз железа , термодинамика

[sWeGrl]

Дамы и господа, кто разбирается в химии.

 

Подскажите, пожалуйста.. Суть вопроса следующая:

 

Есть задача, состоит из трёх частей.

 

1 часть я осилил сам. Спрашивали, сколько литров 1 молярной серной кислоты требуется, чтобы полностью растворить 1 кг железа.

 

17.9 л - этот ответ правильный.

 

Часть вторая.

Какое количество энергии требуется, чтобы растворить ещё 1 кг железа в серной кислоте, в кДж. Я понимаю, что это где-то около энергии Гиббса, энтальпии, но у меня осталось всего две попытки на ввод правильного ответа. Вся информацию, которую нахожу - к цели не приближает. Запутался совсем..

 

Третья часть будет доступна после решения второй.

 

 

Буду благодарен за помощь с решением. Заранее спасибо!

Изменено 12 Декабря, 2013 в 21:43 пользователем sWeGrl

[Леша гальваник]

Не совсем понятна постановка вопроса. Имхо, реакция итак самопроизвольная и проходит с выделением тепла, но попробуйте для начала энтальпию посчитать... если выйдет все-таки положительная, то множите ее на 1000 и делите на 56 - это и будет энергия, поглощенная при реакции 1 кг железа с серной кислотой (наверное, имеется ввиду разбавленная?).

[sWeGrl]

Не совсем понятна постановка вопроса. Имхо, реакция итак самопроизвольная и проходит с выделением тепла, но попробуйте для начала энтальпию посчитать... если выйдет все-таки положительная, то множите ее на 1000 и делите на 56 - это и будет энергия, поглощенная при реакции 1 кг железа с серной кислотой (наверное, имеется ввиду разбавленная?).

 

Алексей, здравствуйте! Спасибо за помощь.

 

Смотрите, задача состоит из двух частей. В первой части у меня произошла самопроизвольная реакция - в 17.9 литрах одномолярного раствора серной кислоты я растворил полностью 1 кг чистого железа.

 

Вторая часть задачи, насколько я понимаю, требует в этом же растворе (после завершения реакции Fe + H2SO4 -> FeSO4 + H2(g) + Q) растворить ещё 1 кг железа. Так как раствор уже насыщен, железо больше не растворяется. Нужно приложить стороннее усилие, чтобы реакция произошла. Вот и спрашивают - сколько энергии нужно приложить, чтобы в таком состоянии ещё 1 кг железа дорастворился.

 

Посчитал так:

0 -690,3 -818,7 0

Fe + H2SO4 -> FeSO4 + H2

 

-690.3 + 818.7 = 129.47 кдж/моль

потом умножил на 17.9 моль (это 1000 грамм железа/55.85 г/моль)

получил 2317,5 кДж, неправильно. Осталась одна попытка :(

В принципе это то же самое, если бы я умножил 129.47 на 1000 и поделил на 55.85.

 

Могу привести полное оригинальное условие задачи

Изменено 13 Декабря, 2013 в 08:54 пользователем sWeGrl

[aversun]

Смотрите, задача состоит из двух частей. В первой части у меня произошла самопроизвольная реакция - в 17.9 литрах одномолярного раствора серной кислоты я растворил полностью 1 кг чистого железа.

Вторая часть задачи, насколько я понимаю, требует в этом же растворе (после завершения реакции Fe + H2SO4 -> FeSO4 + H2(g) + Q) растворить ещё 1 кг железа. Так как раствор уже насыщен, железо больше не растворяется. Нужно приложить стороннее усилие, чтобы реакция произошла. Вот и спрашивают - сколько энергии нужно приложить, чтобы в таком состоянии ещё 1 кг железа дорастворился.

Что-то я не пойму, если вы в 17.9 молях серной кислоты растворили 17.9 молей железа, то кислоты больше не осталось и дальше реакция по растворению железа может идти только так

FeSO4 + Fe + 2H2O = (FeOH)2SO4 + H2

[FilIgor]

Вторая часть задачи, насколько я понимаю, требует в этом же растворе (после завершения реакции Fe + H2SO4 -> FeSO4 + H2(g) + Q) растворить ещё 1 кг железа. Так как раствор уже насыщен, железо больше не растворяется. Нужно приложить стороннее усилие, чтобы реакция произошла. Вот и спрашивают - сколько энергии нужно приложить, чтобы в таком состоянии ещё 1 кг железа дорастворился.

Это Вы... заковыристо условие поняли.

Между тем, в первой части требуется рассчитать объем, во второй - энергию. И валить их в одну кучу вовсе не надо!

 

plick - спасибо.

[Леша гальваник]

Наверное да, лучше привести полный текст задачи. Потому что, если растворяли, например, током, то анионом тут может быть только гидроксид (серную-то брали по стехиометрии на первый килограмм).

З.Ы. Я не так чтоб хорошо помню термодинамику, но при рассчете энтальпии вроде как со знаком нехорошо вышло.

[sWeGrl]

Господа, спасибо за помощь! Судя по всему, неправильно понял текст задачи. Я уточнил у профессора, привожу полностью всё как есть:

 

Часть 1

How many liters of 1 molar sulfuric acid would be required to dissolve 1 kg of iron? Assume the reaction from the previous part goes to completion. The molecular mass of Fe is 55.85 g/mol.

тут я справился, 17.9 л

Часть 2, то, что я упустил. Конкретно извиняюсь, делал всё глубокой ночью + химия последний раз была в школе 10 лет назад, очень сложно всё даётся, к тому же, не родной язык условия задачи.

 

Large tanks filled with excess ZnSO4 in solution (left over from a previous episode's events) as well as excess aluminum foil. They dip the foil and the iron into a tank such that electrons can flow between the two metals outside of solution.

Anode - Al

Cathode - Zn

 

An outside source of electrical power must be used to drive the dissolution of the iron. A small current is used so that the dissolution proceeds with the minimum voltage required. Assume standard values for the electrochemical potentials.

How much electrical energy supplied this way is thus required to dissolve an additional 1 kg of iron? Give your answer in kJ.

 

 

И окончательная часть

 

0.25 kg of iron is still left to dissolve and only 1 hour is left. They have to speed up the reaction, by driving it at a higher current. What is the minimum total voltage in volts they'll need to drive the reaction at to get rid of the iron in time? Consider excess potential because of activation losses only and the exchange current I0 to be 1 A for the reaction over the surface of the entire tank (not a current density). α is 0.5 and everything is being done at room temperature. Assume standard electrochemical potentials.

Изменено 13 Декабря, 2013 в 09:24 пользователем sWeGrl

[Леша гальваник]

Часть 2, то, что я упустил. Конкретно извиняюсь, делал всё глубокой ночью + химия последний раз была в школе 10 лет назад, очень сложно всё даётся, к тому же, не родной язык условия задачи.

 

Large tanks filled with excess ZnSO4 in solution (left over from a previous episode's events) as well as excess aluminum foil. They dip the foil and the iron into a tank such that electrons can flow between the two metals outside of solution.

Anode - Al

Cathode - Zn

 

An outside source of electrical power must be used to drive the dissolution of the iron. A small current is used so that the dissolution proceeds with the minimum voltage required. Assume standard values for the electrochemical potentials.

How much electrical energy supplied this way is thus required to dissolve an additional 1 kg of iron? Give your answer in kJ.

Взяли большущую бочку (литров на 30) туда налили раствор из первой задачи, насыпали сульфата цинка, накрошили большущую пачку алюминиевой фольги и кусок железа, причем таким образом, чтобы железо контактировало с алюминием вне раствора.

Anode - Al

Cathode - Zn

(вот тут не понял)

И как подключали выпрямитель тоже не понял...

[sWeGrl]

Взяли большущую бочку (литров на 30) туда налили раствор из первой задачи, насыпали сульфата цинка, накрошили большущую пачку алюминиевой фольги и кусок железа, причем таким образом, чтобы железо контактировало с алюминием вне раствора.

Anode - Al

Cathode - Zn

(вот тут не понял)

И как подключали выпрямитель тоже не понял...

Я только понял, что это получился гальванический элемент. http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/7/78/Galvanic_cell_ru.png/300px-Galvanic_cell_ru.png

что-то вроде такого.

 

Очень тяжелое условие для понимания( картинки они не предоставили.

[Леша гальваник]

An outside source of electrical power must be used to drive the dissolution of the iron. - Тут тогда как?