Правило фаз Гиббса и фазовые равновесия в одно- и многокомпонентных системах

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ
УРАЛЬСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ
им. А.М. ГОРЬКОГО
Правило фаз Гиббса и фазовые равновесия
в одно- и многокомпонентных системах
Программа аудиторных занятий по курсу
“Физическая химия” в разделе
“Фазовые равновесия”
Методические указания для
студентов 2 курса
химического факультета.
Екатеринбург 2005
Методические указания подготовлены кафедрой
физической химии при финансовой поддержке
фонда CRDF (США), грант № REC 005.
Методические
указания
утверждены
учебно-
методической комиссией химического факультета
18 апреля 2005 г (протокол №30).
Составители:
к.х.н., доц. Филонова Елена Александровна,
д.х.н., проф. Петров Александр Николаевич.
Уральский государственный университет, 2005
Программа семинарских занятий по теме
“Правило фаз Гиббса и фазовые равновесия” (4 час).
Семинар 1 (2 час).
Тема: правило фаз Гиббса, уравнение Клаузиуса-Клапейрона.
Цель: освоение студентами теоретических и практических знаний условий
использования и применение формул Гиббса и Клаузиуса-Клапейрона, овладение
навыками анализа фазовых диаграмм однокомпонентных систем.
1.
Укажите точно условия, при которых справедлива формула F + f = k + 2, где F
– число фаз, f – число степеней свободы и n – число компонентов в системе.
Ответ: формула действительна для систем, находящихся в равновесии, в которых
могут изменяться концентрация фаз и два других свойства (две независимых
переменных).
2.
Объясните, почему система KCl – NaCl – H2O должна рассматриваться как
трёхкомпонентная,
тогда
как
система
KCl – NaBr – H2O
должна
считаться
четырёхкомпонентной.
Ответ: Число компонент k = числу возможных компонентов (составляющих) N –
число независимых уравнений Е, связывающих их концентрации, мольные доли и
т.д. Каждое независимое химическое равновесие, включающее составляющие,
описывается одним уравнением. Условие, что раствор электронейтрален, также
может быть описано одним уравнением, если рассматривать ионы как составляющие.
Таким образом,
В системе KCl – NaCl – H2O: N = 3 (KCl, NaCl, H2O), E =0 , k = N – E = 3-0=3.
В
системе
KCl – NaBr – H2O:
N=5
(KCl,
NaBr,
NaCl,
KBr,
H2O),
E =1
(KCl + NaBr⇔NaCl + KBr), n = N – E = 5-1=4.
3.
Для каждой из следующих систем установите число компонентов:
a) NH4Cl(крист), NH4+(aq), Cl-(aq), H2O(ж), H3O+(aq), H2O(г), NH3(г), OH-(aq),
NH4OH(aq);
b) NaCl(крист), KCl(крист), Na+(aq), Cl-(aq), H2O(ж), H2O(г);
c) CaCl2⋅6H2O(крист), Ca2+(aq), Cl-(aq), H2O(ж), H2O(г);
d) NH4Cl(крист), NH3(г), HCl(г), где парциальное давление NH3 всегда равно
парциальному давлению HCl, как в случае, когда весь газ образует
сублимированный NH4Cl(крист);
e) NH4Cl(крист), NH3(г), HCl(г), где парциальное давление NH3 не обязательно
равно парциальному давлению HCl.
Ответ:
a) N = 8 (NH4Cl, NH4+, Cl-, H2O, H3O+, NH3, OH-, NH4OH);
E = 5: условие электронейтральности;
NH4Cl ⇔ NH4++ClNH3+H2O ⇔ NH4++OHNH3+H2O ⇔ NH4OH
2H2O⇔H3O++OHk = N-E = 8-5=3.
b) N = 6 (NaCl, KCl, K+, Na+, Cl-, H2O)
E = 3: условие электронейтральности;
NaCl ⇔ Na++ClKCl ⇔ K++Clk = N-E = 6-3=3.
c) N = 4 (CaCl2⋅6H2O, Ca2+, Cl-, H2O)
E = 2: условие электронейтральности;
CaCl2⋅6H2O ⇔ Ca2++2 Cl-+6H2O
k = N-E = 4-2=2.
d) N = 3 (NH4Cl, HCl, NH3);
E = 2: P(NH3) = P(HCl);
NH4Cl ⇔ NH3+HCl
k = N-E = 3-2=1.
e) N = 3 (NH4Cl, HCl, NH3);
E = 1: NH4Cl ⇔ NH3+HCl;
k = N-E = 3-1=2.
4.
Почему
ошибочно
применение
формулы
к
фазовому
превращению
алмаз-графит?
ln
P2 ΔH
=
P1
R
⎛ 1 1⎞
⎜⎜ − ⎟⎟
⎝ T2 T1 ⎠
Ответ:
При выводе данной формулы сделаны предположения, что одной из фаз является
идеальный газ и что мольный объём одной из фаз незначителен по сравнению с
мольным объёмом другой фазы. Ни одно из этих предположений не справедливо для
перехода алмаз-графит.
5.
Приведена фазовая диаграмма “давление-температура” для углерода.
а) определите давление, необходимое для превращения графита в алмаз при 2000К.
b) какая фаза будет плотнее (графит или алмаз) при любых температуре и
давлении?
с) если эта диаграмма правильна, то при каких температуре и давлении графит и
расплавленный углерод будут иметь одинаковую плотность?
6000
L
5000
4000
g
T, K
3000
a
2000
1000
0
0
Ответ:
a) примерно 60 кБар;
b) алмаз;
40
80
P, kBar 120
160
200
∂T T (V ж − V тв )
=
= 0 при 70 кБар и 4700К.
∂P
ΔН
c)
6.
Докажите, что на диаграмме “давление - температура” линия равновесия
жидкость – пар
(L – V)
в
однокомпонентной
системе
всегда
должна
иметь
положительный наклон.
Ответ:
S пар − S ж
ΔS
∂P
ΔH
=
=
=
∂T T (V пар − V ж ) V пар − V ж V пар − V ж
Sпар>Sж и Vпар>Vж, поэтому
7.
∂P
> 0.
∂T
Согласно рисунку, покажите соотношение величин удельной энтропии s и
удельного объёма v для фаз вблизи тройной точки 1-2-3.
P
3
1
2
T
Ответ:
s2>s3>s1; v2>v3>v1.
8.
Простое вещество Х существует в трёх твёрдых аллотропных модификациях 1,
2 и 3, соответственно. Вблизи тройной точки 1-2-3 s2>s3>s1; v3>v1>v2. Начертите
схематично линии, отвечающие двухфазному равновесию вблизи тройной точки
1-2-3, на диаграмме, согласующиеся с приведёнными данными.
Ответ:
P
2
1
3
T
9.
Покажите, что на основании знака наклона можно указать 8, и только 8,
возможных уникальных расположений линий раздела двух фаз вблизи тройной точки
на однокомпонентной диаграмме “давление - температура”. Изобразите их
графически.
Ответ:
Наклон каждой линии должен быть по величине положительным (+) или
отрицательным (-). Обозначим три фазы 1, 2 и 3 и произведём возможные
перестановки знаков следующим образом:
линия равновесия 1-2 + + + - + - - линия равновесия 2-3 + + - + - + - линия равновесия 1-3 + - + + - - + Всего таких перестановок получается восемь. Ниже приведены 3 типичные
диаграммы.
--+
+++
P
P
1
3
3
3
1
P
1
2
T
T
2
2
T
-++
+-+
P
++-
2
2
P
+--
1
P
1
3
3
1
T
T
2
3
T
-+-
---
2
P
P
1
3
2
1
T
3
T
Индивидуальные задания на дом.
1. Давление пара жидкого кальция при 1233 К равна 4 мм.рт.ст., а при 1261К – 6
мм.рт.ст. Найти скрытую теплоту парообразования.
2. Давления пара жидкого теллура при 671 и 578° С соответственно равны 1.86⋅10-2
и 4.4⋅10-3атм. Найти молекулярную теплоту испарения в этом температурном
интервале.
3. Плотности хрома в твёрдом и жидком состоянии в точке плавления
соответственно равны 6.6 и 6.3 г/мл, температура плавления хрома 1615° С.
Величина
∂Т
для этой температуры 220 атм/град. Найти теплоту плавления
∂Р
хрома.
4. Давления пара эфира при 10 и 20° С соответственно равны 291.8 и 442.4
мм.рт.ст. Вычислить скрытую теплоту парообразования эфира.
5. Скрытая теплота возгонки льда при 0° С равна 684 кал/г, удельный объём
насыщенного пара 205 л/г. Пренебрегая удельным объёмом льда, найти значение
величины
∂Т
мм/град при 0°С.
∂Р
6. Температура плавления кадмия 320° С, скрытая теплота плавления 13.7 кал/г.
Удельный вес твёрдого и жидкого кадмия соответственно равен 8.366 и 7.989
г/мл. Вычислить, на сколько повысится температура плавления кадмия при
увеличении давления от 1 до 100 атм.
7. Давление пара воды при 99.5° С равно 746.52 мм.рт.ст., а при 100.5° С – 773.69
мм.рт.ст. Удельный объём насыщенного пара при 100° С равен 1.658 л/г,
плотность жидкой воды 1 г/мл. Найти теплоту испарения при 100° С.
8. Давления пара спирта при 70 и 80° С соответственно равны 540.9 и 811.8
мм.рт.ст. Подсчитать удельную теплоту испарения.
9. Давления пара йода при 55 и 45° С соответственно равны 3.084 и 1.498 мм.рт.ст.
Найти скрытую теплоту возгонки йода в этом интервале температур.
10. Превращение NH4NO3 при 32° С из ромбической в ромбоэдрическую форму
сопровождается поглощением 5.02 кал/г, плотность при этом уменьшается с 1.72
до 1.66 г/мл. Найти величину
∂Т
.
∂Р
Семинар 2 (2 час.)
Тема: фазовые диаграммы двухкомпонентных систем.
Цель: овладение студентами навыков анализа и построения диаграмм состояния
бинарных систем, освоение основ термического анализа.
1.
Изобразите схематически:
а) фазовую диаграмму “состав-температура” бинарной системы А-В, имеющей одну
эвтектическую
точку,
одну
перитектическую
точку
(соответствующую
инконгруентному плавлению соединения АВ) и не имеющей твёрдого раствора.
Обозначьте все области; б) фазовую диаграмму “состав-температура” бинарной
системы А-В, имеющей газовую фазу и две частично смешивающиеся жидкие фазы.
Примите, что в системе нет твёрдых фаз. Обозначьте все области.
Ответ:
а)
б)
V
L
L+B
T
L1
L+A2B3
L+A
0
A
20
L1+V
A2B3+B
A+A2B3
2.
L2+V
T
40
%B
60
A2B3
80
L2
L1+L2
100
B
0
A
20
40
60
%B
80
10
B
Система, состоящая из четырёххлористого углерода (С) и диоксана (D), имеет
две эвтектические точки: при 5.2 мол.% D и –24.7° С и при 49.5 мол.% D и –20.2°С.
Имеется одно бинарное соединение C2D с конгруентной точкой плавления –18.2° С.
Температура плавления чистого С –22.7° С, температура плавления чистого D 11.8°С.
Постройте фазовую диаграмму “состав-температура” этой системы, приняв, что
твёрдые растворы не образуются.
Ответ:
t
10
0
L
-10
L+C2D
L+D
C+L
-20
L+C2D
-30
C0
3.
C2D+D
C+C2D
C2D 40
20
60
80
100
D
Обозначьте на диаграмме области. Проведите кривые охлаждения для составов
х1, х2 и х3 от температуры ti до температуры tj. Каким будет максимальный вес
чистого D, полученного кристаллизацией 150 г расплавленной смеси, содержащей 90
вес.% D.
Ответ:
t
10
0
L
A+L
-10
L+K
A
L+D
L+K
-20
Α+Κ
K+D
-30
C
0
20
K
40
60
80
100
D
10
x2
x1
t
x3
0
-10
-20
-30
time
4.
Используя приведённые данные, постройте диаграмму для системы NaCl (S) –
вода (W). Примите, что твёрдые растворы не образуются. Обозначьте все области.
Температура замерзания, °С
Состав насыщенного раствора,
вес. % NaCl
Твёрдая фаза
0
-0.4
-0.8
-2.86
-3.42
-6.6
-9.25
-12.7
-16.66
-21.12 (эвтектика)
-14
0.1(перитектика)
10.0
15.0
20.0
30.0
40.0
60.0
80.0
100.0
0
0.69
1.35
4.7
5.53
9.90
13.0
16.7
20.0
23.1
24.6
26.3
26.34
26.34
26.4
26.52
26.67
27.07
27.55
28.15
W
W
W
W
W
W
W
W
W
W+S⋅2 W
S⋅2 W
S⋅2 W+S
S
S
S
S
S
S
S
S
Ответ:
t
100
80
L+S
60
L
40
20
L+S.2W
0
-20
S.2W+S
L+ice
ice+S.2W
-40
0
20
40
%NaCl
60
80
100
5.
Следующие
данные
получены
для
температуры
замерзания
смесей
этиленгликоля (К) и воды (W): Постройте диаграмму “состав-температура”, приняв,
что твёрдые растворы не образуются. Обозначьте все области. Какой состав смеси К и
W, не замерзающей при -10°С? Какого состава наиболее низко замерзающую смесь
можно приготовить?
Температура замерзания, °С
Состав раствора, мол. % К
Твёрдая фаза
0
-14.1
-20.9
-28.3
-41.8
-51.2
-49.6
-49.6
-58.6
-63.3
-54.6
-40.7
-49.4
-45.3
-36.4
-22.4
-12.8
0
10.5
14.1
18.1
24.9
28.0
31.8
34.1
44.0
47.5
50.2
60.9
66.0
67.8
75.3
90.1
100
W
W
W
W
W
W+K⋅2W
K⋅2W
K⋅2W
K⋅2W
K⋅2W+3⋅K⋅2W
3⋅K⋅2W
3⋅K⋅2W
3⋅K⋅2W+K
K
K
K
K
Ответ:
t
0
L
-20
L+W
-40
L+K
W+K.2W
-60
0
20
L+
L+
K.2W 3K.2W
K.2W+3K.2W
40
%K
60
3K.2W+K
80
100
9 мол.% этиленгликоля
47.5 мол.% этиленгликоля.
6.
Укажите ошибки или противоречия, которые наблюдаются на диаграмме.
Диаграмма содержит 0 или 1 ошибку. Покажите, как должна выглядеть правильная
диаграмма.
T
10
0
L
L+D
-10
-20
A
A+L
L+K
K+D
Α+Κ
-30
C
0
20
K
40
60
80
100
D
Ответ:
Вместо
должно быть
или
7. Постройте для системы Au-Pb фазовую диаграмму “температура – ат.%”.
Обозначьте все области. Эвтектическая точка (AuPb2 + Pb) 215° C; 84 ат.% Pb.
Твёрдых растворов система не образует.
Температура плавления, °С
Инконгруентная точка плавления, °С
Ат. % Pb в жидкости
Ответ:
Au
1063
Au2Pb
418
44
Pb
327
AuPb2
254
71
1200
t
1000
800
L
Au+L
600
AuPb2+L L+Pb
400
Au+Au2Pb
200
0
7.
20
Au2Pb+L
Au2Pb+AuPb2
% Pb
40
60
AuPb2+Pb
80
100
А и В образуют два твёрдых соединения. А2В плавится при 800° С, АВ2
разлагается при 700° С на твёрдый В и жидкую фазу. Температуры плавления А и В,
500 и 1000°С, соответственно. Твёрдые растворы соединения не образуют. Постройте
для системы А-В фазовую диаграмму “температура – мольная доля”. Обозначьте все
области.
Ответ:
t
L
1000
900
L+B
800
700
L+A2B
A+L
L+AB2
600
L+A2B
A2B+AB2
500
A+A2B
0
20
40
%B
60
AB2+B
80
100
8. Изобразите схематически диаграмму состояния двухкомпонентной системы А-В,
для которой характерно:
а) образование двух химических соединений постоянного состава А4В и АВ3,
плавящихся инконгруентно таким образом, что перитектические равновесия можно
представить соответственно схемами А4Втв→αтв+L; АВ3→А4Втв+L, где αтв –
граничный твёрдый раствор на основе компонента А;
б) существование граничного твёрдого раствора β на основе компонента В,
перитектически плавящегося по схеме β→АВ3тв+L;
в) соединение АВ3 вблизи температуры своего плавления претерпевает полиморфное
превращение АВ3(1)→АВ3(2);
г) нанесите на рисунок три фигуративные точки, соответствующие однофазному
расплаву с х = 0.2; 0.6; 0.9, и из них постройте кривые охлаждения.
Индивидуальные задания на дом.
1.
На основании данных “состав-температура” выпадения первого кристалла
построить диаграмму состояния для системы Si – Mg. Определить на диаграмме
точку химического соединения и по составу найти его формулу.
Состав, вес. % Mg
Температура
2.
0
27
42
55
63
85
96
100
1408
1200
950
1050
1100
900
645
660
На основании данных “состав-температура” выпадения первого кристалла
построить диаграмму состояния для системы BaSiO3 – CaSiO3.
Состав, вес. % BaSiO3
0
20
48
52
60
70
72
Температура
1540
1575
1350
1320
1310
1275
1265
80
90
100
1350 1500 1605
Определить тип полученной диаграммы. При какой температуре начнёт отвердевать
плав, содержащий 60% BaSiO3. При какой температуре он отвердеет полностью?
Каков состав первых выпавших кристаллов?
3.
На основании данных “состав-температура” выпадения первого кристалла
построить диаграмму состояния для системы Ni – Mg. Определить на диаграмме
точку химического соединения и по составу установить его формулу.
Состав, вес. % Ni
0
10
34
45
82
85
95
100
Температура
651
620
512
770
1145
1082
1300
1452
4. На основании данных “состав-температура” выпадения первого кристалла
построить диаграмму состояния для системы Al – Mg. Определить тип полученной
диаграммы. При какой температуре начнёт отвердевать плав, содержащий 45% Mg.
При какой температуре он отвердеет полностью? Каков состав первых выпавших
кристаллов?
Состав, вес. % Mg
0
20
35
55
67
84
100
Температура
660
535
455
463
441
550
651
5.
На основании данных “состав-температура” выпадения первого кристалла
построить диаграмму состояния для системы Ni – Al. Определить на диаграмме точку
химического соединения и по составу установить его формулу.
Состав, вес. % Al
Температура
6.
0
16
32
40
58
65
1450 1370 1640 1600 1130 1070
73
50
100
835
630
655
Построить диаграмму плавкости для системы, образованной CaSiO3 и CaAl2O4.
Они образуют химическое соединение – геленит Ca2Al2SiO7 с температурой
плавления 1590° С при содержании 58.3% CaAl2O4. В системе имеются две эвтектики:
при 21.7% CaAl2O4 с температурой плавления 1316° С и при 80.8% CaAl2O4 с
температурой плавления 1500° С. Температура плавления CaSiO3 равна 1540° С, а
CaAl2O4 - 1600°С. Определить, при какой температуре начнёт отвердевать плав,
содержащий 70% CaAl2O4. При какой температуре он отвердеет полностью? Каков
состав первых выпавших кристаллов? Определить, при какой температуре начнёт
плавиться сплав, содержащий 40% CaAl2O4. При какой температуре он расплавится
полностью? Каков состав первых капель плава?
7.
На основании следующих данных построить диаграмму состояния для системы
Cu – Ni: температура плавления меди 1083° С, температура плавления никеля 1452°С.
При температуре 1200° С из расплава состава 22% никеля и 78% меди выпадают
первые кристаллы, содержащие 41% никеля и 59% меди, а при температуре 1300° С
из расплава, содержащего 44% никеля и 56% меди, выпадают первые кристаллы,
содержащие 68% никеля и 32% меди. Определить тип полученной диаграммы. При
какой температуре и какого состава выпадут кристаллы, если охлаждать плав,
содержащий а) 30% Ni; б) 60% Ni.
8.
На основании данных “состав-температура” выпадения первого кристалла
построить диаграмму состояния для системы SiO2 – Al2O3. Определить тип
полученной диаграммы. В каком физическом состоянии находятся системы,
содержащие 10, 30, 70, 94, 98% SiO2 при 1700° С? Что произойдёт с этими системами,
если их: а) охладить до 1540° С; б) нагреть до 1850° С.
Состав, вес. % SiO2
0
25
35
50
70
Температура
2050
1950
1850
1800
1750
9.
85
94
96
100
1700 1545 1650 1710
На основании данных “состав-температура” выпадения первого кристалла
построить диаграмму состояния для системы Mg – Sn. Определить на диаграмме
точку химического соединения и по составу установить его формулу.
Состав, вес. % Sn
0
20
39
55
72
85
98
100
Температура
651
600
565
700
785
500
210
232
10.
На основании следующих данных построить диаграмму состояния для системы
Au – Pt: температура плавления Au 1063° С, температура плавления Pt 1769°С. При
температуре 1300° С из плава, содержащего 21% Pt и 79% Au выпадают первые
кристаллы состава 61% Pt и 39% Au, а при температуре 1500° С из сплава,
содержащего 47% Pt и 53% Au, выпадают первые кристаллы состава 83% никеля и
17% Au. Определить тип полученной диаграммы. При какой температуре и какого
состава выпадают кристаллы, если охлаждать плав, содержащий а) 30% Pt; б) 70% Pt.
Вопросы к коллоквиуму “Гетерогенное равновесие”
1. Условия термодинамического равновесия гетерогенных систем. Понятия: фаза,
составляющие вещества, число компонентов. Правило фаз Гиббса.
2. Уравнение
Клапейрона).
фазовых
Его
переходов
анализ
первого
для
рода
(уравнение
Клаузиуса-
фазовых
переходов.
конкретных
Однокомпонентные системы, диаграмма состояния воды, серы, фосфора.
3. Диаграммы
равновесия
жидкость-пар
в
бинарных
системах.
Законы
Коновалова. Азеотропные растворы. Правило рычага. Ограниченная взаимная
растворимость жидкостей. Перегонка с водяным паром. Общие сведения о
двухкомпонентных
системах.
Примеры
диаграмм
состояния:
простого
эвтектического типа, с образованием химических соединений, плавящихся
конгруентно и инконгруентно.
4. Общие
сведения
соответствия
и
о
физико-химическом
непрерывности.
анализе
Сингулярные
систем.
точки.
Принципы
Дальтониды
и
бертоллиды.
5. Диаграммы состояния систем с ограниченной взаимной растворимостью
компонентов в твёрдом соcтоянии: перитектодное и эвтектоидное превращения
в твёрдых растворах. Неограниченная растворимость компонентов.
6. Трёхкомпонентные системы, их анализ по правилу фаз. Способы изображения
составов тройных систем с помощью треугольников Гиббса и Розебома.
Примеры простейших диаграмм состояния тройных систем.
Пример варианта контрольного теста к коллоквиуму
“Гетерогенные равновесия”
1
2
3
4
Какие фазы и какого состава находятся в равновесии, если система, состоящая из
60% CH3COOH, нагрета до 107°?
1
Жидкость, содержащая 67%
CH3COOH, и пар, содержащий
50% CH3COOH.
2
Жидкость, содержащая 50%
CH3COOH, и пар, содержащий
67% CH3COOH.
3
Жидкость, содержащая 60%
CH3COOH, и пар, содержащий
60% CH3COOH.
4
Жидкость, содержащая 55%
CH3COOH, и пар, содержащий
65% CH3COOH.
Укажите температуры начала и конца конденсации системы, содержащей 20%
H2O. Каков состав первых капель жидкости в начале конденсации.
1
102.1° и 101.2°
31% CH3COOH
2
113.1° и 110.6°
12% H2O
3
110.6° и 113.1°
32% H2O
4
102.1° и 102.1°
12% CH3COOH
Сколько степеней свободы имеет система, содержащая 100% H2O при 100°. Какие
параметры можно менять, не нарушая фазового равновесия в этой системе?
1
0. Ни один
нельзя.
параметр
менять 2
3
1. Можно
менять
или 4
температуру, или концентрацию.
1. Можно
менять
температуру.
только
2. Можно менять и температуру,
и концентрацию.
Каков характер отклонений от закона Рауля для этой системы?
1
Отклонения
нет.
Система 2
подчиняется закону Рауля.
До
60%
СН3СООН
–
отрицательное отклонение, при
более высоких концентрациях –
положительное.
3
Отрицательное отклонение.
Положительное отклонение.
4
5
6
Сколько степеней свободы имеет система при температуре плавления чистого
компонента?
1
1
2
3
3
2
4
0
Как зависит температура полиморфного превращения от давления?
1
С
повышением
давления 2
температура
полиморфного
превращения
возрастает
(dP/dT>0).
Температура фазового перехода
мало изменяется с давлением,
может как возрастать, так и
понижаться.
3
Необходимы
данные 4
С
повышением
давления
температура
полиморфного
превращения
понижается
(dP/dT<0).
−
зависимостей ΔН, Δ V ,
∂P
∂T
от
температуры.
7
Приведите полное название диаграммы.
1
2
3
4
8
Диаграмма состояния бинарной
системы, компоненты которой
полностью взаимно растворимы
в
жидком
состоянии
и
ограниченно
растворимы
в
твёрдом состоянии.
Диаграмма состояния бинарной
системы, компоненты которой
полностью взаимно растворимых
в жидком и твёрдом состояниях.
Диаграмма состояния бинарной
системы, компоненты которой
имеют ограниченную взаимную
растворимость
в
жидком
состоянии.
Диаграмма состояния бинарной
системы, компоненты которой
образуют
неустойчивое
химическое
соединение
в
твёрдом состоянии.
Какие фазы находятся в равновесии в условиях, обозначенными точками 1, 2, 3, 4?
1
Т.1: жидкость, содержащая 30% 2
Pb.
Т.2: жидкость + тв. р-р α.
Т.3: тв. висмут + тв. свинец +
эвтектика.
Т.4: тв. р-р. β.
Т.1: жидкость, содержащая 30%
Pb.
Т.2: жидкость + тв. р-р α.
Т.3: тв. р-р α + тв. р-р. β.
Т.4: тв. р-р. β.
3
9
10
11
12
Т.1: жидкость, содержащая 30% 4
Bi.
Т.2: жидкость + висмут.
Т.3: тв. р-р α + тв. р-р. β.
Т.4: тв. р-р. β + тв. свинец.
Т.1: жидкость, содержащая 30%
Pb.
Т.2: тв. р-р α+ тв. р-р. β.
Т.3: эвтектика.
Т.4: тв. р-р. β.
Определите число степеней свободы в точках 1, 2, 3, 4.
1
Т.1.
Т.2.
Т.3.
Т.4.
2.
1.
1.
2.
2
Т.1.
Т.2.
Т.3.
Т.4.
2.
1.
2.
2.
3
Т.1.
Т.2.
Т.3.
Т.4.
1.
1.
1.
2.
4
Т.1.
Т.2.
Т.3.
Т.4.
1.
1.
2.
1.
При какой температуре начнётся и при какой закончится плавление системы,
содержащей 95% свинца? Каков состав первых капель жидкости?
1
112°, 250°, 42% свинца.
2
50°, 250°, 75% свинца.
3
60°, 250°, 80% свинца.
4
250°, 340°, 25% свинца.
Что называется термическим анализом?
1
Метод, в основе которого лежит 2
изучение зависимости между
значениями
физического
свойства равновесной системы и
факторами,
определяющими
равновесие.
Метод,
применяемый
для
построения диаграмм плавкости.
Основан
на
измерении
температуры охлаждаемой (или
нагреваемой) смеси.
3
Метод
расчёта
зависимости 4
давления паров от температуры.
Способ определения температур,
при
которых
существует
равновесие между твёрдыми и
жидкими фазами.
Что называется составляющим веществом системы?
1
Вещество,
концентрация 2
которого в системе может быть
выбрана
произвольно
без
изменения числа фаз системы.
Индивидуальное
химическое
вещество, которое может быть
выделено из системы простыми
препаративными методами и
существовать
вне
её
самостоятельно.
3
Гомогенная
часть
системы, 4
одинаковая во всех точках по
составу и по всем химическим и
физическим свойствам.
Вещество,
концентрация
которого в системе не может
быть выбрана произвольно без
изменения числа фаз системы.
Литература
1. Даниэльс Ф., Олберти Р. Физическая химия. М.: Мир. 1978.
2. Стромберг А.Г., Семченко Д.П. Физическая химия. М.: Высшая школа. 1988.
3. Эткинс П. Физическая химия. М.: Мир. 1980.
4. Краснов К.С. и др. Физическая химия. М.: Высшая школа. 2001. Ч.2.
5. Аносов В.Я., Озерова М.И., Фиалков Ю.Я. Основы физико-химического
анализа. М., 1976.
6. Древинг В.П. Правило фаз. М., 1954.
7. Коган В.В. Гетерогенные равновесия Л., 1968.
8. Краткий справочник физико-химических величин. Под. ред. Равделя А.А.,
Пономарёвой А.М. М., 1983.