2. Фазовые диаграммы.

34. По ниже приведенным данным постройте фазовую диаграмму водного раствора карбамида:

Раствор, насыщенный при 20 С, содержит 51,83% (масс.) карбамида;

Раствор, насыщенный при 60 С, содержит 71,88% (масс.) карбамида;

Раствор, насыщенный при 120 С, содержит 95,0% (масс.) карбамида;

Кристаллизация раствора любой концентрации заканчивается при -12С, концентрация последних капель кристаллизующегося раствора равна 32 % (масс.)

35. По следующим данным построить диаграмму состояния системы свинец-сурьма и определить состав и температуру затвердевания эвтектики в этой системе:

Содержание свинца в

жидком сплаве, (масс) % 0 20 40 60 80 90 100

Температура выделения

первых кристаллов, С 632 580 520 433 300 273 326

36. Построить диаграмму состояния системы о-динитробензол-n-динитробензол по следующим данным:

n-динитробензол, (масс.)% 100 90 80 70 66 55

нач.затвердевания. С 173,5 167,7 161,2 154,5 146,1 136,6

n-динитробензол, (масс.)% 40 30 20 10 0

нач.затвердевания. С 125,2 111,7 104 110,6 116,9

Определить по диаграмме температуру затвердевания и состав эвтектики.

37. Построить диаграмму плавкости системы о-динитробензол-р-динитробензол на основании следующих данных:

p- динитробензол %(мол.) 100 90 80 70 60 50

нач.затвердевания, С 173,5 167,7 161,2 154,5 146,1 136,

p- динитробензол %(мол.) 40 30 20 10 0

нач.затвердевания, С 125,2 111,7 104 110,6 116,9

Определить координаты эвтектической точки.

Вычислить сколько % р-динитробензола может быть выделено в чистом виде путем кристаллизации расплавов, содержащих 95,75 и 45 % этого компонента.

38. Построить диаграмму плавкости системы FeO-SiO₂ на основании следующих данных:

Точка плавления FeO - 1541С

SiO₂ - 1713С

2 FeO · SiO₂ - 1065С

FeO · SiO₂ - 1500С

Координаты эвтектических точек:

1) t = 1040С, концентрация SiO₂ = 31 % (масс.)

2) t = 1010С, концентрация SiO₂ = 37 % (масс.)

3) t = 1445С, концентрация SiO₂ = 55 % (масс.)

39. HNO₃ и H₂O образуют следующие соединения: HNO₃ ^. 3H₂O и HNO₃ ^. H₂O. Точки плавления этих соединений соответственно равны -17 и -39С. Координаты эвтектических точек следующие:

1) t = - 43С, концентрация HNO₃ = 32 % (масс.)

2) t = - 42С, концентрация HNO₃ = 70,5 % (масс.)

3) t = - 66С, концентрация HNO₃ = 89,95 % (масс.)

Построить диаграмму плавкости, выразив состав в процентах (масс.).

41. Построить диаграмму плавкости системы Hg - Tl на основании следующих данных:

Точка плавления Hg = -40С

Tl = 302С

Hg-Tl = 15С

Координаты эвтектических точек:

1) t = - 60С, концентрация Tl = 8 % (масс.)

2) t = + 0,6С, концентрация Tl = 41 % (масс.)

42. Воспользовавшись фазовой диаграммой (см.рис.1.) определите температуру начала кристаллизации 15 %-ного водного раствора поваренной соли. При какой температуре заканчивается кристаллизация этого раствора?

4 3. Пользуясь фазовой диаграммой (см.рис.2) определите температуру, до которой следует охлаждать раствор бромида калия (КВr), чтобы осадить из него максимальное количество его кристаллов. Рассчитайте массу продукта полученного таким образом из 200 кг 50 % водного раствора КВr. Укажите остаточную концентрацию соли в отводимом центрифугате.

44. Производство кристаллического сульфита натрия (Na₂SO₃*7H₂O) основано на осаждении его из концентрированного при 38С водного раствора сульфита натрия охлаждением до 15С. По приведенной на рис.4. фазовой диаграмме указанной системы определите, сколько кг продукта можно получить таким образом из 1000 кг раствора. Какой при этом будет концентрация соли в фильтрате?

4 5. Термическая фосфорная кислота содержит не менее 73 % H₃PO₄. Используя фазовую диаграмму (см.рис.3), выясните, можно ли хранить эту кислоту в неотапливаемых складах если температура воздуха зимой может понижаться до -45С. Можно ли в таких же условиях содержать пищевую фосфорную кислоту если ее концентрация  70 % (масс.)

T, С H₃PO₄

40

20 2H₃PO₄*H₂O

0

-20

-40

-60

-80

0 20 40 60 80 100

[H₃PO₄], % (масс)

рис.3

46. Пользуясь фазовой диаграммой (рис.5), определите растворимость AgNO₃ при: а) 20С, б) 40С, в) 60С, г) 80С, д) 100С.

47. Пользуясь фазовой диаграммой (рис.6), определите какое вещество и в каком количестве можно извлечь из 500 кг сплава, охлаждением его от 850 до 506С, состоящего из

а)20% (масс.) NaCl и 80% (масс.) CaCl_{2 ,}

б )20% (масс.) CaCl₂ и 80% (масс.) NaCl.

48. Образец морской воды, содержащей 3,5 % (масс) NaCl, охлаждали до –17С (рис.1). При -1,91С появились первые кристаллы, а к концу охлаждения концентрация соли стала равной 19 % (масс). Пользуясь диаграммой, ответьте, каков состав образовавшихся при охлаждении кристаллов и почему произошло концентрирование раствора.

49. С помощью диаграммы (см.рис.7) определить сколько KCl нужно прибавить к 1,5 кг LiCl, чтобы понизить температуру его затвердевания до 500С.

50. С помощью диаграммы (см.рис.7) определить сколько KCl нужно прибавить к 3,8 кг LiCl, чтобы понизить температуру его затвердевания до 400С.

51. С помощью диаграммы (см.рис.7) определить сколько нужно прибавить LiCl к 1,5 кг KCl, чтобы понизить температуру его затвердевания до 500С.

52. С помощью диаграммы (см.рис.7) определить сколько нужно прибавить к LiCl 4,5 кг KCl, чтобы понизить температуру его затвердевания до 400С.

53. С помощью диаграммы (см.рис.7) определите:

1) сколько LiCl выделится из 500 г 80%-ного расплава при охлаждении до 500, 400 и 361С,

2) при каких температурах и концентрациях жидкой фазы система безвариантна.

T, С

700

600

500

400 рис.7

361

KCl 361 LiCl

0 20 40 60 80 100

LiCl, % (масс.)

54. С помощью диаграммы (см.рис. 7) определить:

1) состав эвтектики в весовых процентах,

2) сколько останется жидкости если охладить до 500С 200 г 30 %-ного расплава.

55. Перечертив диаграмму (см.рис. 8), обозначьте на ней точками следующие состояния системы:

точкой А – чистый твердый висмут в равновесии с жидким висмутом,

точкой Б – жидкий сплав при 300, содержащий 30 % кадмия,

точкой В - сплав, содержащий 15 % кадмия в равновесии с кристаллами висмута,

точкой Г – систему, состоящую из равных количеств твердого кадмия и жидкого сплава, содержащего 80 % кадмия,

точкой Д – жидкий сплав в равновесии с твердым кадмием и висмутом.

T, С

400

300

200

100 144

Bi Cd

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100

Cd, %

Рис. 8

56. Воспользовавшись диаграммой (рис. 8) вычислить, сколько кадмия выделяется из 200г 50%-ного расплава при охлаждении его до 144С.

57. Воспользовавшись диаграммой (рис. 8) вычислить, сколько кадмия выделяется из 300г 60%-ного расплава при охлаждении его до 144С.

58. Воспользовавшись диаграммой (рис. 8) вычислить, сколько кадмия выделяется из 400г 70%-ного расплава при охлаждении его до 144С.

59. Воспользовавшись диаграммой (рис. 8) вычислить, сколько кадмия выделяется из 300г 80%-ного расплава при охлаждении его до 144С.

60. Воспользовавшись диаграммой (рис. 8) определить растворимость висмута в кадмии при 200С, выразив ее в процентах.

61. Воспользовавшись диаграммой (рис. 8), определить сколько эвтектики получится из 1 кг сплава, содержащего 80 % кадмия.

62. Воспользовавшись диаграммой (см. рис. 8), определить сколько кадмия выделится из 1 кг 80 %-ного сплава, если его охладить до 250, 200 и 144.

63. Воспользовавшись диаграммой (см. рис. 8), определить сколько висмута нужно прибавить к 50 г 80 %-ного сплава, охлажденного до 200С чтобы выпавший кадмий растворился.