8. При 500 – 600 c в системе, состоящей из железа, его оксидов и кислорода, возможно существование равновесий:
1)
;
2)
;
3)
Примените к данной системе правило фаз Гиббса.
Решение
Данная термодинамическая система включает две фазы: твердую и газообразную. Твердая фаза представлена железом и его оксидами, газообразная – кислородом. Система состоит из 5 индивидуальных веществ (Fe3O4, FeO, FeO4, Fe, O2) и является двухкомпонентной, так как для образования всех фаз достаточно любых двух веществ (O2 и Fe или O2 и любой оксид). Поскольку они связаны между собой стехиометрическим уравнением для каждого уравнения системы (g=1), тогда K = R –g = 3 – 1 = 2.
Правило фаз Гиббса определяет связь между числом внешних и внутренних факторов равновесия и числом сосуществующих фаз. Из внешних факторов равновесия для данной химической системы наибольшее значение имеет температура, влиянием остальных можно пренебречь. Внутренние факторы определяются числом K независимых компонентов системы. Тогда общее число факторов, определяющих фазовое равновесие, равно K+1, где 1 соответствует внешнему фактору. Число степеней свободы C - определяется как разность между максимально возможным числом фаз K+1 и действительно существующим числом фаз в системе:
C = K + 1 – Ф, C = 2 + 1 – 2 = 1.
Ф + C = K +1.
Т.е. система является моновариантной, имеющей одну степень свободы.
Литература.
Смирнов Г. В., Якунина Г. М. Химия.Учебное пособие., Томск, 2000 г.
Смирнов Г. В., Якунина Г. М. Химия.Учебное методическое пособие.,
Томск, 2000 г.
Рудзитис Г. Е., Фельдман Ф. Г. Химия: Неорган. химия: Учеб. для 8 класса общеобразоват. учреждений., М.: Просвещение, 2001 г.
Рудзитис Г. Е., Фельдман Ф. Г. Химия: Неорган. химия. Орган. химия: Учеб. для 9 класса общеобразоват. учреждений., М.: Просвещение, 2000 г.