МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙФЕДЕРАЦИИ
Воронежскийгосударственный технический университет
Физико-техническийфакультетКафедрафизики, химии и технологии литейных процессов/> КУРСОВАЯ РАБОТА
подисциплине «Физическая химия»
Тема: Вычисление термодинамическихфункций индивидуального вещества H2, расчет константы равновесия реакции2MgOконд+Сграф↔ 2Mgконд+СО2.
Построение и анализ диаграммысостояния двухкомпонентной системы La—Sb.
Выполнил студент ЛП –061 ____X_HACKER группа подпись инициалы, фамилия
Руководитель А.Н.Корнеева подпись инициалы, фамилия
Нормоконтроль А.Н.Корнеева подпись инициалы, фамилия
Защищена________________Оценка______________________
2008 г
Воронежскийгосударственный технический университет
Кафедра физики, химии и технологии литейных процессов
ЗАДАНИЕ
Накурсовую работу по дисциплине
«Физическаяхимия»
Специальность150104: «Литейное производство черных и цветных металлов»
Тема работы:Вычисление термодинамических функций заданного вещества H/> и константы равновесия заданнойреакции
2MgOконд+Сграф↔2Mgконд+СО2
Построение и анализдиаграммы двойной системы La—Sb.
Содержание расчетно-пояснительнойзаписки:
1 Вычисление термодинамическихфункций.
1.1 Вычислениетермодинамических функций H0(T)-H0(0), S0(T), Ф0(Т),G0(T)-G0(0) для заданного веществаH/> в интервале температур 100-500К.
1.2 Описаниефизических и химических свойств веществаH/>, его применение.
1.3 Расчет константыравновесия реакции 2MgOконд+Сграф↔2Mgконд+СО2в интервале температур 1400 — 2400К, двумя способами и спомощью применения приведенной энергии Гиббса.
2 Построение иисследование диаграммы состояния двойной системы La—Sb.
2.1 Построение иисследование диаграммы состояния La—Sb последующим пунктам:
2.1.1 Построить диаграмму состояния в La—Sb масс.д. и молек.д., определить тип диаграммы состояния, датьфазовый состав всех ее областей.
2.1.2 Установить формулы химическихсоединений, если таковые имеются на заданной диаграмме состояния La—Sb.
2.1.3 Указать температуру начала и концакристаллизации для расплава системы, La—Sb содержащей 0,6 ат.д. Sb.
2.1.4 Определить природу и состав первыхвыпавших кристаллов из расплава, содержащего, 0,6 ат.д. Sb, а так же состав последних капельэтого расплава.
2.1.5 По правилу рычага для системы La—Sb содержащей 0,6 ат.д. Sb, при температуре 1200oC, определить массы равновесных фаз, если было взято 50 г исходногосплава.
2.1.6 Найти число степеней свободы, вточках, соответствующих следующему составу системы и температуре:
Состав 0,4 ат.д. Sb, температура 1690oC
Состав 0,2 ат.д. Sb, температура 800oC
Состав 0.8 ат.д. Sb, температура 1400oC
2.1.7 Нарисовать кривую охлаждения длясистемы, содержащей, 0,6 ат.д. Sb, и дать полное описание процесса охлаждения.
Руководительработы:
КорнееваА.Н._________________________
Исполнитель:
Щербаков А.Е.________________________
Дата выдачизадания_____________________
Дата сдачи курсовой работы_____________
Дата защиты __________________________
СОДЕРЖАНИЕ
Задание
Содержание
1. Вычислениетермодинамических функций
1.1. Вычислениетермодинамических функций H(T) — H(0), S(T),Ф(T),
G(T) — G(0)для заданного вещества Н2 в интервале температур
100-500К.
1.2. Описаниефизических, химических свойств вещества H2 иего
применение.
1.3.Расчет константы равновесия реакции
2MgOконд+Сграф↔ 2Mgконд+СО2в интервале температур 1400-2400Кдвумя
способами:с помощью энтропии и приведенной энергии Гиббса.
2. Построениеи исследование диаграммы состояния двухкомпонентной
СистемыLa—Sb.
2.1. Построение и исследованиедиаграммы состояния La—Sbпо
следующим пунктам:
2.1.1. Построитьдиаграмму состояния La—Sbвмасс. д. и молек. д.,
определитьтип диаграммы состояния, дать фазовый состав всех её областей.
2.1.2.Установитьформулы химических соединений, если таковые
имеютсяна заданной диаграмме состояния La—Sb.
2.1.3. Указатьтемпературу начала и конца кристаллизации
длярасплава системыLa—Sb, содержащей 0.6 ат. д. Sb.
2.1.4. Определитьприроду и состав первых выпавших кристаллов из
расплава,содержащего 0.6 атSb ат. д., атакже состав последних
капельэтого расплава.
2.1.5. Поправилу рычага для системы La—Sb,содержащей 0.6ат. д. Sb
притемпературе 12000C,определить массы равновесных фаз,
еслибыло взято 50г исходного сплава.
2.1.6. Нахождениеколичества степеней свободы в точках,
соответствующихследующему составу системы и температуре:
Состав 0,4 ат.д. Sb, температура 1690oC
Состав 0,2 ат.д. Sb, температура 800oC
Состав 0.8 ат.д. Sb, температура 1400oC
2.1.7.Кривая охлаждения для системы, содержащей 0.6 ат.д Sb, и полное описание процесса охлаждения.
ПриложениеА
ПриложениеБ
ПриложениеВ
ПриложениеГ
ПриложениеД
Списоклитературы
1. ВЫЧИСЛЕНИЕТЕРМОДИНАМИЧЕСКИХ ФУНКЦИЙ.
1.1 Длявычисления термодинамических функций H°(T)-H°(0), S°(T), Ф°(Т), G°(Т)-G°(0) заданного вещества H/>, в интервале температур 100-500 К сшагом 25 К используем табличные значения термодинамических функций Ср(Т),S0(100) и H0(100)-H0(0), приведенные в источнике [1]. Расчет термодинамическихфункций при температурах 100, 200, 300, 400, 500 К производим по формулам изисточника [2]:
а) изменение энтальпии
/> (1)
б) изменение энтропии /> (2)
в) изменение энергииГиббса />(3)
г) изменение приведеннойэнергии Гиббса:
/>, (4)
где:
/> — высокотемпературная составляющаястандартной энтальпии;
/> — значение стандартной теплоёмкости;
/> — стандартная энтропияиндивидуального вещества при указанной температуре;
/> — приведённая энергия Гиббса;
/> — разность стандартныхэнергий Гиббса при заданной температуре и при 0 К.
Для обеспечения точностивычисления термодинамических функций индивидуального вещества при указанныхтемпературах с ошибкой не выше ~1%, стоградусный интервал, с которым приведенытеплоемкости в источнике [1], разбивается на четыре равные части, и проводятсявычисления термодинамических функций /> и /> c шагом 25К, что достигается с помощью аппроксимации уравнений.
Выполнение расчетовтермодинамических функций индивидуального вещества вышеизложенным образомосуществляется с помощью специальной компьютерной программы.
Значениетермодинамических функций C0(T) и C0(T)/T для индивидуальноговещества H/> приведены в таблице 1.
Таблица 1
значение функций С0(Т)и С0(Т)/Т для H/>.Т, К
С0(Т), Дж/моль*К
С0(Т)/Т 100 28.1550 0.2816 125 27.3679 0.2281 150 27.0895 0.1880 175 27.1611 0.1585 200 27.4470 0.1372 225 27.8350 0.1220 250 28.2358 0.1111 275 28.5837 0.1028 300 28.8360 0.0961 325 28.9732 0.0901 350 28.9993 0.0842 375 28.9411 0.0782 400 28.8490 0.0721 425 28.7965 0.0664 450 28.8803 0.0617 475 29.2204 0.0599 500 29.9600 0.0591
Примечание: С0(Т)– теплоёмкость вещества, рассчитывается при P=const.
Таблица 2.
Значение функций H0(T)-H0(0),S0(T),G0(T)-G0(0) для H/>.Т, К
Н0(Т)-Н0(0), кДж/моль
S0(T), Дж/моль*К
Ф0(Т), Дж/моль*К
G0(T)-G0(0), кДж/моль 100 2.9990 100.6160 70.6260 -7.06260 200 5.7315 120.1235 91.4662 -18.29323 300 8.5517 131.4133 102.9076 -30.87229 400 11.4462 139.8283 111.2128 -44.48514 500 14.3515 146.1412 117.4382 -58.71912
Примечание:
Н0(Т)-Н0(0)—изменениеэнтальпии;
S0(T)—энтропия;Ф0(Т)—приведённая энергия Гиббса;
G0(T)-G0(0)—изменение энергии Гиббса.
Вывод: При вычислении термодинамическихфункций с помощью готовых программ мы показали, что ошибка в расчетах непревышает 1 %, в сравнении с приложением А. Из результатов вычислений видно,что, так как функция /> является возрастающейфункцией температуры, то />, /> являются возрастающими функциями температуры,что и следует из законов термодинамики />. (графики 1—3).
/>1.2 История открытия водорода. Выделение горючего газа при взаимодействии кислот и металловнаблюдали в 16 и 17 веках на заре становления химии как науки. Знаменитыйанглийский физик и химик Г. Кавендиш в 1766 г. исследовал этот газ и назвал его«горючим воздухом». При сжигании «горючий воздух» давал воду, но приверженностьКавендиша теории флогистона помешала ему сделать правильные выводы. Французскийхимик А. Лавуазье совместно с инженером Ж. Менье, используя специальные газометры,в 1783 г. осуществил синтез воды, а затем и ее анализ, разложив водяной парраскаленным железом. Таким образом, он установил, что «горючий воздух» входит всостав воды и может быть из нее получен. В 1787 Лавуазье пришел к выводу, что«горючий воздух» представляет собой простое вещество, и, следовательно, относитсяк числу химических элементов. Он дал ему название hydrogene (от греческогоhydor — вода и gennao — рождаю) — «рождающий воду». Установление состава водыположило конец «теории флогистона». Русское наименование «водород» предложилхимик М. Ф. Соловьев в 1824 году. На рубеже 18 и 19 века было установлено, чтоатом водорода очень легкий (по сравнению с атомами других элементов), и вес(масса) атома водорода был принят за единицу сравнения атомных масс элементов.Массе атома водорода приписали значение, равное 1.
Физическиесвойства. Газообразныйводород может существовать в двух формах (модификациях) — в виде орто- ипара-водорода.
В молекуле ортоводорода(т. пл. −259,20 °C, т. кип. −252,76 °C) ядерные спины направленыодинаково (параллельны), а у параводорода (т. пл. −259,32 °C, т. кип. −252,89°C) — противоположно друг другу (антипараллельны).
Разделить аллотропныеформы водорода можно адсорбцией на активном угле при температуре жидкого азота.При очень низких температурах равновесие между ортоводородом и параводородомпочти нацело сдвинуто в сторону последнего. При 80 К соотношение формприблизительно 1:1. Десорбированный параводород при нагревании превращается вортоводород вплоть до образования равновесной при комнатной температуре смеси(орто-пара: 75:25). Без катализатора превращение происходит медленно, что даётвозможность изучить свойства отдельных аллотропных форм. Молекула водородадвухатомна — Н₂. При обычных условиях — это газ без цвета, запаха и вкуса. Водород —самый легкий газ, его плотность во много раз меньше плотности воздуха.Очевидно, что чем меньше масса молекул, тем выше их скорость при одной и той жетемпературе. Как самые легкие, молекулы водорода движутся быстрее молекуллюбого другого газа и тем самым быстрее могут передавать теплоту от одного телак другому. Отсюда следует, что водород обладает самой высокой теплопроводностьюсреди газообразных веществ. Его теплопроводность примерно в семь раз вышетеплопроводности воздуха. [5]Атомный номер 1 Атомная масса 1,00797 а.е.м. Атомный объём
14,4 см3/моль Электроотрицательность 2,2 Атомный радиус 0,79 А Ковалентный радиус 0,32 А Степень окисления +1, иногда -1 Плотность 8,988Е-5 г/см3 Теплота распада 0,05868 кДж/моль Температура кипения -252,87 0С Удельная теплоёмкость 14,304 Дж/г*К Температура плавления -255,34 0С Температура перехода в сверхпроводящее состояние 0 К Теплопроводность 0,1717 Вт/(моль*К) при 273 К Теплота парообразования 0,44936 кДж/моль
/>
Химические свойства. />Электроннаяформула водорода 1s1.Молекулы водорода Н₂ довольно прочны, и для того, чтобы водородмог вступить в реакцию, должна быть затрачена большая энергия: Н₂=2Н — 432 кДж. Поэтому при обычныхтемпературах водород реагирует только с очень активными металлами, например скальцием, образуя гидрид кальция: Ca + Н2 = СаН2 и сединственным неметаллом — фтором, образуя фтороводород: F2+H2=2HF.С большинством же металлов и неметаллов водород реагирует при повышенной температуреили при другом воздействии, например при освещении. Он может «отнимать»кислород от некоторых оксидов, например: CuO + Н₂ = Cu + Н₂0. Записанное уравнение отражаетреакцию восстановления. Реакциями восстановления называются процессы, врезультате которых от соединения отнимается кислород; вещества, отнимающиекислород, называются восстановителями (при этом они сами окисляются). Реакциявосстановления противоположна реакции окисления. Обе эти реакции всегдапротекают одновременно как один процесс: при окислении (восстановлении) одноговещества обязательно одновременно происходит восстановление (окисление)другого.
N2 + 3H2→ 2NH3
С галогенами образуетгалогеноводороды:
F2 + H2→ 2HF, реакция протекает со взрывом в темноте и при любой температуре,
Cl2 + H2→ 2HCl, реакция протекает со взрывом, только на свету.
С сажей взаимодействуетпри сильном нагревании:
C + 2H2 → CH2 [5]
Распространенность вприроде и получение. Водородшироко распространён в природе, его содержание в земной коре (литосфера игидросфера) составляет по массе 1%, а по числу атомов 16%. Водород входит всостав самого распространённого вещества на Земле — воды (11,19% водород помассе), в состав соединений, слагающих угли, нефть, природные газы, глины, а такжеорганизмы животных и растений (т. е. в состав белков, нуклеиновых кислот,жиров, углеводов и др.). В свободном состоянии водород встречается крайне редко,в небольших количествах он содержится в вулканических и других природных газах.Ничтожные количества свободного водорода (0,0001% по числу атомов) присутствуютв атмосфере. В околоземном пространстве водород в виде потока протонов образуетвнутренний («протонный») радиационный пояс Земли. В космосе водород являетсясамым распространённым элементом. В виде плазмы он составляет около половинымассы Солнца и большинства звёзд, основную часть газов межзвёздной среды и газовыхтуманностей. Водород присутствует в атмосфере ряда планет и в кометах в видесвободного H2, метана CH4, аммиака NH3, воды H2O,радикалов типа CH, NH, OH, SiH, PH и т.д. В виде потока протонов водород входитв состав корпускулярного излучения солнца и космических лучей. Обыкновенныйводород состоит из смеси 2 устойчивых изотопов: лёгкого водорода, или протия (1H),и тяжёлого водорода, или дейтерия (2H, или D). В природных соединенияхводорода на 1 атом 2H приходится в среднем 6800 атомов 1H.Искусственно получен радиоактивный изотоп — сверхтяжёлый водород, или тритий (3H,или Т), с мягким β-излучением и периодом полураспада T1/2 =12,262 года. В природе тритий образуется, например, из атмосферного азота поддействием нейтронов космических лучей; в атмосфере его ничтожно мало (4·10-15%от общего числа атомов водорода). Получен крайне неустойчивый изотоп 4H.Массовые числа изотопов 1H, 2H, 3H и 4H,соответственно 1,2, 3 и 4, указывают на то, что ядро атома протия содержиттолько 1 протон, дейтерия — 1 протон и 1 нейтрон, трития — 1 протон и 2нейтрона, 4H — 1 протон и 3 нейтрона. Большое различие масс изотоповводорода обусловливает более заметное различие их физических и химическихсвойств, чем в случае изотопов других элементов. Различаютлабораторные и промышленные способы получения водорода. В лабораторныхусловиях в настоящее время применяется: взаимодействие активных металлов с кислотами— неокислителями:
Zn + 2HCl = ZnCl2 + H2
взаимодействие алюминия(или цинка) с водными растворами щелочей:
2Al + 2NaOH +6H2O = 2Na[Al(OH)4] + 3H2
В промышленности: электролизводы и водных растворов щелочей и солей:
2H2O= 2H2+ O2
2NaCl + 2H2O= H2+ Cl+ 2NaOH
пропускание паров воды надраскалённым углём при 1000 0C:
C + H2O = CO + H2
конверсия метана при 900 0C:
CH4 + H2O = CO + 3H2 [6]
/>Применение. Широкое применение водород нашел в химической промышленности— при синтезе аммиака, изготовления соляной и метиловой кислот, полученияметилового спирта. В пищевой промышленности его используют для превращенияжидких жиров в твердые (их гидрогенизации). Учитывая «невесомость» водорода, имзаполняли и заполняют оболочки летательных аппаратов легче воздуха. Сначала этобыли воздушные шары, позднее — аэростаты и дирижабли, сегодня (вместе с гелием)— метеорологические зонды. Высокая температура горения, а в сочетании сэлектрической дугой она достигает 4000 0С, обеспечивает расплав дажесамых тугоплавких металлов. Поэтому кислородно-водородные горелки используютдля сварки и резки металлов. В цветной металлургии восстановлением водородомполучают особо чистые металлы из оксидов. В космической технике отечественнаяракета-носитель «Энергия» с успехом использует водород в качестве топлива. Водород используют присинтезе хлороводорода HCl, метанола СН3ОН, при гидрокрекинге (крекингев атмосфере водорода) природных углеводородов, как восстановитель при получениинекоторых металлов. Гидрированием природных растительных масел получают твердыйжир — маргарин. Жидкий водород находит применение как ракетное топливо, а такжекак хладагент.
Одно времявысказывалось предположение, что в недалеком будущем основным источникомполучения энергии станет реакция горения водорода, и водородная энергетикавытеснит традиционные источники получения энергии (уголь, нефть и др.). Приэтом предполагалось, что для получения водорода в больших масштабах можно будетиспользовать электролиз воды. Электролиз воды — довольно энергоемкий процесс, ив настоящее время получать водород электролизом в промышленных масштабах невыгодно.Но ожидалось, что электролиз будет основан на использовании среднетемпературной(500-600°C) теплоты, которая в больших количествах возникает при работе атомныхэлектростанций. Эта теплота имеет ограниченное применение, и возможностиполучения с ее помощью водорода позволили бы решить как проблему экологии (присгорании водорода на воздухе количество образующихся экологически вредныхвеществ минимально), так и проблему утилизации среднетемпературной теплоты.Однако после Чернобыльской катастрофы развитие атомной энергетики повсеместносвертывается, так что указанный источник энергии становится недоступным.Поэтому перспективы широкого использования водорода как источника энергии покасдвигаются, по меньшей мере, до середины 21-го века.
Особенностиобращения: водород не ядовит, но при обращении с ним нужно постоянно учитыватьего высокую пожаро- и взрывоопасность, причем взрывоопасность водорода повышенаиз-за высокой способности газа к диффузии даже через некоторые твердыематериалы. Перед началом любых операций по нагреванию в атмосфере водородаследует убедиться в его чистоте (при поджигании водорода в перевернутой вверхдном пробирке звук должен быть глухой, а не лающий). [6]
1.3 Расчёт константы равновесияреакции2MgOконд+Сграф↔2Mgконд+СО2в интервале температур 1400 — 2400K, двумя способами, с помощью энтропиии приведенной энергии Гиббса.
Используя справочныеданные по температурной зависимости изменения энтальпии реагентов, их энтропии,приведённой энергии Гиббса рассчитываем логарифм константы равновесия lnKp реакции2MgOконд+Сграф↔2Mgконд+СО2, в интервалетемператур 1400 — 2400K [1].
Расчёт производится двумяспособами.
1) С использованиемабсолютных значений энтропии:
/> (5)
где ni – соответствующие стехиометрическиекоэффициенты, S°i(T) –стандартная абсолютная энтропия индивидуального вещества при данной температуре,H0i(T) – H0i(0) – высокотемпературные составляющие энтальпиииндивидуального вещества, ∆fH0(0) – стандартная энтальпияобразования индивидуального вещества при Т = 0 К [2].
Расчет при температуре 2000К:
Σ niSio(T) = 2*S0Mg(2000)+ S0CO2(2000)-2*S0MgOконд(2000)- S0Cграф(2000)= 2*99,802+309,193-2*119,027-40,892=229,851 Дж/мольК
Σ ni [Hi0(T)- Hi0(0)+∆f Hi0(0)]=2*[HMg0(2000)-HMg0(0)+ ∆f HMg0(0)]+ [HCO20(2000)- HCO20(0)+ ∆f HCO20(0)]- 2*[HMgO0(2000)- HMgO0(0)+∆f HMgO0(0)]- [HC0(2000)-HC0(0)+ ∆f HC0(0)]=2*68,200+100,825-393,142-2*(91,426-597,319)-36,703=819,166 кДж/моль
lnKp=/>=27.65-49.29=-21.63
2) С помощью приведеннойэнергии Гиббса:
/>, где (6)
/> - приведенная энергия Гиббса; /> - стандартная теплота образованияиндивидуального вещества при Т=0 К.
Σ ni Фi0(T)=2*ФMg0(2000)+ ФCO20(2000)- 2*ФMgO0(2000)- ФC0(2000)= 2*65.703+258.781-2*73.314-22.540=221.019Дж/мольК
Σ ni∆f Hi0(0)= 2*∆f HMg0(0)+ ∆f HCO20(0)- 2*∆f HMgO0(0)- ∆f HC0(0)=
0-393.142+2*597.319-0=801,496кДж/моль
lnKp=/>=26.6-48.3=-21.63
Аналогично рассчитываетсяконстанта равновесия химической реакции и для всех остальных температур изинтервала 1400 -2400K; все необходимыеданные находятся в таблицах приложений. Полученные результаты для всегоинтервала температур приведены в таблице 3.
Таблица3.
РасчетlnKp двумя способами в интервалетемператур 1400-2400K
T,K
1/T, К*106
I способ,lnKP
I способ,lnKP
Kp 1400
714 -42,85 -42,85
2.45*10-19 1500
666 -38,09 -38,09
2.86*10-17 1600
625 -33,97 -33,97
1.76*10-15 1700
588 -30,34 -30,34
6.66*10-14 1800
556 -27,11 -27,11
1.68*10-12 1900
526 -24,22 -24,22
3.03*10-11 2000
500 -24,63 -21,63
4.04*10-10 2100
476 -19,28 -19,28
4*10-9 2200 455 -17,15 -17,15
3.5*10-8 2300
435 -15,24 -15,24
2.4*10-7 2400
417 -13,34 -13,34
1.61*10-6
Используя полученный график(рисунок 4) и формулу:
/> (7)
рассчитаем среднеезначение теплового эффекта реакции:
/>
Вывод: Данная реакция является эндотермической,так как с ростом температуры увеличивается константа равновесия и равновесиесмещается в сторону прямой реакции.
Вывод основан на принципеЛе – Шателье, который гласит: если на систему, находящуюся в равновесии,воздействовать извне и тем изменить условия, определяющие положение равновесия,то в системе усиливается то из направлений процесса, течение которого ослабляетвлияние этого воздействия, в результате чего положение равновесия сместится вэтом же направлении. [4]
2.ПОСТРОЕНИЕ И ИССЛЕДОВАНИЕ ДИАГРАММЫСОСТОЯНИЯ ДВУХКОМПОНЕНТНОЙ СИСТЕМЫ La—Sb
2.1 Построение и исследование диаграммысостояния La—Sb в атомных и массовых долях.
2.1.1 Даннаядиаграмма, изображённая на рисунке 5, является двухкомпонентной системой сполной растворимостью в жидком состоянии, с отсутствием растворимости в твердомсостоянии, с образованием одного устойчивого химического соединения конгруэнтногоплавления и образованием трех неустойчивых химических соединении инконгруэнтногоплавления, с вырожденной эвтектикой.
Фазовый состав:
I (L): жидкий расплав;
II (L + SLa): жидкий расплав + кристаллы твердого р-ра на основекомпонента La;
III (L + SLa2Sb): жидкий расплав + кристаллы твердого р-ра на основе компонента La2Sb;
IV (SLa+ SLa2Sb): кристаллы твердого р-ра на основекомпонента La + неустойчивоехимическое соединение La2Sb ;
V (L+SLa3Sb2): жидкий расплав +устойчивое химическое соединение La3Sb2;
VI (L+SLa2Sb3): жидкий расплав +устойчивое химическое соединение La3Sb2;
VII (SLa2Sb+ SLa3Sb2): неустойчивое химическое соединение LaSb3+ устойчивое химическоесоединение La2Sb3;
VIII (SLa3Sb2 + SLaSb): неустойчивоехимическое соединение LaSb+ устойчивое химическое соединение La3Sb2;
IX (L+ SLaSb):жидкий расплав + неустойчивое химическое соединение LaSb;
X (SLaSb+ SLaSb2): неустойчивое химическоесоединение LaSb+ неустойчивое химическое соединение LaSb2;
XI (L+ SLaSb2): жидкийрасплав + неустойчивое химическое соединение LaSb2;
XII (SLaSb2 + SSb): кристаллы твердого р-ра на основекомпонента Sb + неустойчивоехимическое соединение LaSb2.
Точкaэвтектики:
E1: LE1 ↔ SLa+ SLa2Sb С=0Ф=3
Переведём в массовые доли точки,соответствующие следующим атомным долям cурьмы:A=0,5ат.д.; B=0,6ат.д; C=0,74. Для этоговоспользуемся следующеё формулой:
/>
Проведём пересчёт для каждой из точек:
A:/>
B:/>
C:/>
2.1.2На данной диаграмме имеется четыре химических соединения, которые условнообозначили следующим образом:LaxSby, LazSbw, LaaSbb, LacSbd.Индексы при химических элементах соответствуютколичеству атомов. А количество атомов, в свою очередь, находится из отношенияатомных долей этих элементов. Ниже приведены расчёты этих индексов:
x:y=атомная доля(La): атомнаядоля(Sb).
LaxSby
x:y=0.33:0.67
x:y=1:2
Отсюдаследует, что химическая формула данного химического соединения LaSb2.
Аналогично, находим индексы для химического соединения LazSbw:
z:w=0.6:0.4
z:w=3:2
Следовательно, химическая формуладанного соединения – La3Sb2.
Для химического соединение LaaSbb
a:b=0.5:0.5
a:b=1:1
Данная формула выглядит следующимобразом: LaSb
Химическое соединение LacSbd
c:d=0.33:0.67
c:d=1:2
Получилихимическое соединение, в котором содержание меди и лантана находится в равныхпропорциях – LaSb2.
Скомпонуем полученные результаты: La2Sb, La3Sb2, LaSb, LaSb2.
2.1.3 Температура началакристаллизации расплава системыLa—Sb, содержащей 0,6ат.д. Sb, равна »1475°С, температура конца кристаллизации равна 1110°С.
2.1.4 Первые выпавшиекристаллы из расплава, содержащего 0,6 ат. д. Sb находятся в виде неустойчивого химического соединения LaSb. Составу последней капли этогорасплава соответствует точка перитектики Р3, содержащая 0,74 ат.д. Sb.
2.1.5 Воспользовавшисьданными, полученными в пункте 2.1.1, определим по правилурычага для системы La — Sb,содержащей 0,6 ат.д. Sbпритемпературе 12000Cи при массе сплава 50г массы равновесных фаз:
/>/> mS=mL
/>/> /> mS=mL mS=29,2г
mS+mL =50г mL =20,8г
2.1.6 Число степеней свободынаходится по правилу фаз Гиббса: С=К-Ф+1, где С — степень свободы, котораяхарактеризует число независимых параметров, которые можно свободно изменять; Ф — числофаз системы; К — число компонентов системы.
Отсюда следует, что система, укоторой:
состав 40 ат. д. Sb,температура 16900С,имеет: К=2, Ф=3, С=2-3+1=0;
состав 20 ат. д.Sb,температура 8000С,имеет: К=2, Ф=2, С=2-2+1=1;
состав 80 ат. д. Sb,температура 14000C,имеет: К=2,Ф=1, С=2-1+1=2.
2.1.7.При температуре, выше 14750C, состав системы La-Sb находится в виде расплава, Ф=1, С=2. При охлаждении дотемпературы 14750Cрасплав становится насыщенным неустойчивым химическим соединением LaSb, и начинается его кристаллизация. Системастановится двухфазной, С=1. При дальнейшем охлаждении до температуры 11100C растет масса кристаллов химического соединения LaSb, состав расплава изменяется покривой MP3, в нем увеличивается содержание сурьмы. Температуре 11100C соответствует точка перитектики P3, отвечающая составу его последнихкапель, здесь происходит перитектическое превращение:/>. Кристаллизация расплавазаканчивается при температуре 11100C. При температуре ниже 11100C происходит охлаждение механическойсмеси твердых химических соединений LaSb и LaSb2, Ф=1, С=2.
ПриложениеА
Зависимостьтеплоемкости Н2 от температуры
T.К
/>
/>
/>
/>
/>
/>/> 100 2,999 100,616 70,624 28,155 200 5,693 119,301 90,836 27,477 300 8,468 130,747 102,169 28,849 400 11,426 139,104 110,538 29,181 500 14,349 145,626 116,527 29,260
ПриложениеБ
Значение термодинамических функций для Mg.
T,К
/>
/>
/>
/>
/>
/>
/>
/> 1400 47.620 87.569 55.554 34.300 1500 51.050 89.935 55.902 34.300 1600 54.480 92.149 58.099 34.300 1700 57.910 94.228 60.163 34.300 1800 61.340 96.189 62.111 34.300 1900 64.770 98.043 63.954 34.300 2000 68.200 99.802 65.703 34.300 2100 71.630 101.476 67.367 34.300 2200 75.060 103.072 68.954 34.300 2300 78.490 104.596 70.470 34.300 2400 81.920 106.056 71.923 34.300
/>
ПриложениеВ
Значение термодинамических функций для MgO.
T.К
/>
/>
/>
/>
/>
/>
/>
/> 1400 58.856 99.696 57.656 52.890 1500 64.168 103.361 60.582 53.341 1600 69.524 106.818 63.365 53.793 1700 74.927 110.093 66.018 54.255 1800 80.376 113.207 68.554 54.736 1900 85.875 116.180 70.983 55.243 2000 91.426 119.027 73.314 55.783 2100 97.033 121.763 75.557 56.363 2200 102.700 124.399 77.717 56.991 2300 108.433 126.947 79.803 57.674 2400 114.237 129.417 81.819 58.416
/>
ПриложениеГ
Значение термодинамических функций для CO2
T.К
/>
/>
/>
/>
/>
/>
/>
/> 1400 65.273 288.086 241.462 57.818 1500 71.085 292.095 244.705 58.397 1600 76.950 295.880 247.787 58.898 1700 82.862 299.464 250.722 59.334 1800 88.815 302.867 253.525 59.717 1900 94.804 306.105 256.208 60.054 2000 100.825 309.193 258.781 60.354 2100 106.874 312.144 261.252 60.622 2200 112.948 314.970 263.630 60.862 2300 119.045 317.680 265.922 61.080 2400 125.163 320.284 268.133 61.278
/>ПриложениеД
Значение термодинамических функций для C.
T.К
/>
/>
/>
/>
/>
/>
/>
/> 1400 21.960 32.138 16.453 23.919 1500 24.367 33.799 17.554 24.225 1600 26.802 35.271 18.619 24.464 1700 29.258 26.859 19.649 24.543 1800 31.729 38.272 20.645 24.775 1900 34.212 39.614 21.608 24.875 2000 36.703 40.892 22.540 24.957 2100 39.203 42.112 23.444 25.034 2200 41.710 43.278 24.319 25.121 2300 44.228 44.397 25.168 25.231 2400 46.758 45.474 25.991 25.379
/>
Список литературы.
1. Термодинамическиесвойства индивидуальных веществ. Т.1-4 книга вторая. Таблицы термодинамическихсвойств: Справочное издание / Под ред. В.П. Глушкова. – М.: Наука 1979.
2. Методическиеуказания для выполнения курсовой работы по дисциплинам «Физическая химия» и«Химия». /ВГТУ; Сост. В.В. Корнеева, А.А Щетинин, Ю.П. Хухрянский, А.Н.Корнеева, 2002. 24 с.
3. Реми Г.Курснеорганической химии. 11-е издание, выполненное кандидатом химических наукА.И.Григорьевым.Т.1-4-М.: Мир,1972.
4. Коровин Н.В.,Общая химия. – М.: Высшая школа, 2007.
5. Интернет. Сайт him.1september.ru.
6. Некрасов Б.Водород, Курс общей химии, 14 изд., М., 1962;