Варианты химических реакций и температур, в результате протекания которых достигаются равновесные состояния

Т=900 К	Т=1200 К	Реакция
3.1	3.6	Fe3O4 + CO = 3FeO + CO2
3.2	3.7	PbS + O2 = Pb + SO2
3.3	3.8	C + CO2 = 2CO
3.4	3.9	C + 2H2 = CH4 (газ)
3.5	3.10	1/3Sb2S3 (тв.) + H2 = 2/3Sb(тв) + H2S

Для заданного варианта вычислить равновесный состав газовой фазы в объемных %. Общее давление в реакционном пространстве поддерживается постоянным и равным Р_ = 1атм.

ЗАДАНИЕ 4

Тема: Термодинамика реакций восстановления оксидов металлов газами со и н2

Газы СО и Н₂ , а также смеси СО - СО₂ (Н₂ - Н₂О) широко используются при восстановлении мало- и среднепрочных оксидов. При выборе состава восстановительной газовой смеси необходимо знать состав равновесной. Например, в случае среднепрочных оксидов равновесная кривая реакции:

МеО + СО = Ме + СО₂ (1)

имеет вид

Точки 1 и 2 соответствуют равновесным газовым смесям при температурах Т₁ и Т₂. Рассчитываются составы равновесных газовых смесей из уравнений:

(2)

(3)

В случае одинаковости стехиометрических коэффициентов перед СО и СО₂:

(4)

Величину находим одним из следующих методов: как разность энтальпий и энтропий веществ участников реакции при заданной температуре; энтропийным методом: на основе уравнений с использованием первого, второго приведенных потенциалов или с использованием полной энтальпии; на основе графика зависимостиреакций образования оксидов или с помощью табличных данных о значенияхдля разных температур.

Вычислив константу равновесия определяем %СО и %СО₂ (или %Н₂ и %Н₂О) в равновесной газовой фазе. Имеем при этом ввиду, что :

(%СО + %СО₂) = 100%

(%Н₂ + %Н₂О) = 100%

Варианты заданий

Вариант		Реакция	Температура, К
Т1, К	Т2, К		Т1	Т2
4.1	4.6	PbO + CO = Pb + CO2	800	1000
4.2	4.7	Ni + CO = Ni + CO2	800	1000
4.3	4.8	Fe3O4 + CO = 3FeO + CO2	1000	1700
4.4	4.9	FeO + CO = Fe + CO2	1000	1700
4.5	4.10	MnO + CO = Mn + CO2	1100	1300

Для заданного варианта:

1. Выбрать самостоятельно метод расчета величины для заданной реакции и температуры;

2. Рассчитать константу равновесия и равновесные концентрации;

3. Выбрать состав восстановительной газовой смеси и рассчитать количество восстановленного оксида и полученного металла. Объем восстановительной газовой смеси 1м³, общее давление Р_ = 1атм.

ЗАДАНИЕ 5

Тема: Диаграммы фазовых равновесий в двухкомпонентных системах

Исходный состав и температура двухкомпонентного раствора заданы на диаграмме состояния соответствующей точкой. Масса раствора 30 кг.

№ п/п	Диаграмма состояния	Вариант (точка на диаграмме)
1	Al - Si	1	2	-
2	SiO2 - FeO	1	2	3
3	SiO2 - Al2O3	1	2	3
4	Zn - Pb	1	2	-

Выполнить следующее:

1 Охарактеризовать агрегатное состояние раствора, его состав в вес. % и температуру. Выразить состав раствора в мольных долях (мольных %);

2 Описать все фазовые изменения и равновесия при понижении температуры раствора от исходной до наинизшей на диаграмме состояния.

Для изотермических выдержек (Ті), показанных на диаграмме, и, имеющих отношение к заданному раствору, указать составы фаз, находящихся в равновесии. Определить с помощью правила отрезков (правила «рычага») массу находящихся в равновесии фаз.

3 Для одной изотермической выдержки выполнить расчет материального баланса: определить вначале массу каждого компонента в исходном растворе, затем в обеих равновесных фазах и проверить на основании расчетов сохранение массы веществ после понижения температуры от исходной до принятой в расчетах.

4 Укажите каким будет фазовый состав системы по завершении охлаждения