Ответ: 33,53%; 53,76 %.

21. Задачи контрольных работ

1. Правило фаз Гиббса.

1. Определить число степеней свободы в системе, состоящей из: а) льда, б) воды, в) пара.

2. Определить число степеней свободы в системе: Лед ⇄ вода ⇄ пар

3. Определить число степеней свободы в системе: CaCO₃ ⇄ CaO + CO₂

4. В производстве серной кислоты известна реакция получения нитрозилсерной кислоты (NOHSO₄) по схеме: N₂O_3(газ) + 2H₂SO_{4(75% р-р-)} = 2NOHSO₄ + H₂O_(жидк)

Применить к системе правило фаз

5. Карбид кальция получают по уравнению CaO_(тв) + 3С ⇄ CaC_2(тв) + CO Определить фазовый состав и число степеней свободы системы.

6. Определить фазовый состав и степень свободы системы

CaC_2(тв) + 2H₂O_(ж) = С₂H_2(газ) + Ca(OH)_2(тв)

7. Цианамид кальция разлагается водой по уравнению

CaCN_2(тв) + 3H₂O = CaCO_3(тв) + 2NH_3(газ)

Определить фазовый состав и степень свободы системы.

8. Цианамид кальция получают нагреванием в печи карбида кальция в атмосфере азота по реакции CaC_2(105В)+N₂ = CaCN_2(105В) + C.

Определить фазовый состав и степень свободы системы.

9. Карбид кремния получают нагреванием до 2000С смеси песка и угля

SiO_2(тв) + 3С_(тв) = SiC_(тв) + 2СO_(газ) + 122 ккал/моль.

Определить фазовый состав и степень свободы системы.

10. Фосфор получают по реакции

2Ca₃(PO₄ )_2(тв) + 10C_(тв) = 6CaO_(тв) + P_4(тв) +10CO_(газ)

которая протекает при 1 атм и 1385С с поглощением большого количества тепла (H = 837,7 кал). Определить фазовый состав и степень свободы системы.

11.Определить вариантность системы, состоящей из водного раствора К₂SO₄ и

Na₂SO₄, в присутствии паров воды и кристаллов обеих солей.

12. Определить вариантность системы, состоящей из водного раствора К₂SO₄ и NaCl, в присутствии кристаллов обеих солей.

13. Какое максимальное число фаз может иметь система, состоящая из раствора хлористого кальция, хлористого стронция и хлористого бария в воде?

14. Какое максимальное число фаз может иметь сплав, состоящий из свинца, олова и висмута?

15. Из жидкого расплава свинца и сурьмы частично выпали кристаллы сурьмы. Сколько степеней свободы имеет такая система?

16. При 144 С жидкий расплав, состоящий из 40 % кадмия и 60 % висмута находится в равновесии с твердыми кристаллами кадмия и висмута. Определить вариантность этой системы?

17.Методы очистки газов от сернистых соединений основаны на реакциях:

3H₂S_(г) + 2Fe(OH)_3(тв) = Fe₂S_3(тв) + 6H₂O_(г)

2Fe₂S_3(тВ) + 3О_2(г) + 6H₂O_(г) = 4Fe(OH)_3(тВ) + 6S_(тВ)

Определить в этой системе число фаз, число независимых компонентов и степень свободы.

18. При очистке воздуха активированным углем при 40 С протекают реакции:

2H₂S_(г) + О_2(г) = 2H₂O_(г) + S_2(г)

СS_(г) + О_2(г) = CO_2(г) + 2S_(г)

Применить к этой системе правило фаз

19..Приведите примеры однокомпонентных систем состоящих из одной , двух, трех фаз.

20. Приведенные равновесия при 500С смещены вправо

COS_(г) + H₂O_(г) = CO_2(г) + H₂S_(г)

CS_2(г) + 2H₂O_(г) = CO_2(г) + 2H₂S_(г)

Примените здесь правило фаз.

21. Возможно ли существование однокомпонентной системы, состоящей из четырех фаз?

22. Приведите примеры двухкомпонентных систем, состоящих из одной, двух, трех и четырех фаз.

23. Возможно ли существование пяти фаз в двухкомпонентной и трехкомпонентной системе?

24. Определить фазовый состав и степень свободы системы при 500С и 1500С.

2FeS_(тв) ⇄ 2Fe_(тв) + S_2(г)

25. При 500 - 600С в системе, состоящей из железа, его оксидов и кислорода, возможно существование равновесий:

2Fe₃O_4(тв) ⇄ 6FeO_(тв) + О_2(г)

Fe₃O_4(тв) ⇄ 3Fe_(тв) + 2О_2(г)

2FeO_(тв) ⇄ 2Fe_(тв) + О_2(г)

Применить к данной системе правило фаз.

26. В процессах водоочистки большую роль играет коагулирование коллоидных примесей. При этом протекает реакция

Al₂(SO₄)_3(aq) + 3Ca(HCO₃)_2(aq) = 3CaSO_4(тв) + 6CO_2(г) + 2Al(OH)_3(тв)

Определить фазовый состав и степень свободы системы.

27. Применить правило фаз к системе

NaCl_(aq) + CO_2(г) + NH_3(г) + H₂O_(ж) = NH₄Cl_(aq) +NaHCO_3(TB)

28. Фосфор получают восстановлением и возгонкой его в электрической печи из шихты, содержащей фосфорнокислый кальций (апатит или фосфорит), кокс и песок. Процесс протекает по уравнению

2Ca₃(PO₄)_2(тв) + 10C_(тв) + 6SiO_2(тв) = P_4(г) + 10СО_(г) + 6СaSiO_3(тв)

Определить число фаз, число независимых компонентов и степень свободы этой системы; какие из параметров можно изменять произвольно, не изменяя фазового состава системы?

29. Временная жесткость воды связана с наличием в ней растворимых солей

Сa(HCO₃)₂ и Mg(HCO₃)₂. При кипячении воды эти соли выпадают в осадок, при этом протекают реакции:

Сa(HCO₃)₂ = СaCO_3(тв) + CO_2(г) + H₂О_(ж)

2Mg(HCO₃)₂ = (MgOH)₂CO_{3 (тв)} + 3CO_2(г) + H₂О_(ж)

Определить фазовый состав системы, число независимых компонентов и степень свободы.

30. В стеклоплавильных печах протекают реакции:

MgCO_3(тв) + SiO_2(тв) = MgSiO_3(тв) +CO_2(г) (450 - 700C)

Na₂CO_3(тв) + SiO_2(тв) = Na₂SiO_3(тв) +CO_2(г) (800 – 900C)

MgO_(тв) + SiO_2(тв) = MgSiO_3(тв) (980 – 1150C)

Примените правило фаз к каждой реакции в отдельности.

31. В керамическом производстве при разных температурах протекают реакции:

MgCO_3(тв) = MgO_(тв) + CO_2(г) (400 - 600C)

2CaSO_4(тв) = 2CaO_(тв) + 2SO_2(г) + O_2(г) (850 – 1100C)

CaCO_3(тв) = CaO_(тв) + CO_2(г) (850 – 920C)

Na₂SO_4(тв) + C_(тв) + CaCO_3(тв) = Na₂CO_3(тв) + CaS_(тв) + 2CO_2(г) (1000C)

Fe₂O_3(тв) + C_(тв) = 2FeO_(тв) + CO_(г) (1100C)

Примените правило фаз к каждой реакции в отдельности.

32. Кремний получают разложением силанов при 400 – 500 С:

SiH_4(тв) = Si_(тв) + 2H_2(г)

Si₂H_6(тв) = 2Si_(тв) + 3H_2(г)

SiH_4(тв) + Si₂H_6(тв) = 3Si_(тв) + 5H_2(г)

Определить фазовый состав суммарной реакции в указанном интервале температур.

33. Аммиак и хлористый водород реагируют по уравнению: NH₃ + HCl ⇄ NH₄Cl

Смешано 2 моль NH₃ и 1 моль HCl. Cколько степеней свободы будет иметь система после наступления равновесия?