Файл: Методические указания для самостоятельной работы для студентов направления подготовки бакалавриата 05. 06. 03 Экология и природопользование.doc

Рис. 10. Система фенол-вода.

191. 
     Описать процессы, происходящие при конденсации системы, содержащей 20 % спирта (рис. 11). Можно ли из раствора заданного исходного состава выделить чистый спирт путем перегонки?
     
192. 
     Описать процессы, происходящие при конденсации системы, содержащей 40 % спирта (рис. 11). Можно ли из раствора заданного исходного состава выделить чистый спирт путем перегонки?
     
193. 
     Описать процессы, происходящие при конденсации системы, содержащей 50 % спирта (рис. 11). Можно ли из раствора заданного исходного состава выделить чистый спирт путем перегонки?
     
194. 
     Описать процессы, происходящие при конденсации системы, содержащей 70 % спирта (рис. 11). Можно ли из раствора заданного исходного состава выделить чистый спирт путем перегонки?
     

Рис. 11. Система вода – пропанол.

195. 
     Описать процессы, происходящие при испарении раствора, содержащего 30 % кислоты (рис. 12).
     
196. 
     Описать процессы, происходящие при испарении раствора, содержащего 50 % кислоты (рис. 12).
     
197. 
     Описать процессы, происходящие при испарении раствора, содержащего 70 % кислоты (рис. 12).
     
198. 
     Описать процессы, происходящие при испарении раствора, содержащего 10 % уксусной кислоты (рис. 12). Можно ли методом перегонки получить из этого раствора чистую уксусную кислоту?
     
199. 
     Описать процессы, происходящие при испарении раствора, содержащего 80 % кислоты (рис. 12).
     

Рис. 12. Диаграмма состояния системы вода – уксусная кислота.

200. 
     Перечертить диаграмму состояния неконденсированной системы (рис. 13), обозначить ее поля. Определить состав азеотропной жидкости. Описать последовательность процессов, происходящих при испарении раствора, содержащего 15 % HNO₃. Заполнить таблицу 1. Можно ли методом перегонки этого раствора получить чистую азотную кислоту?
     
201. 
     Перечертить диаграмму состояния неконденсированной системы (рис. 13), обозначить ее поля. Определить состав азеотропной жидкости. Описать последовательность процессов, происходящих при испарении раствора, содержащего 25 % HNO₃. Заполнить таблицу 1. Можно ли методом перегонки этого раствора получить чистую азотную кислоту?
     
202. 
     Перечертить диаграмму состояния неконденсированной системы (рис. 13), обозначить ее поля, дать характеристику компонентов этой системы, описать последовательность фазовых превращений при охлаждении и конденсации паров в системе, содержащей 40 % HNO₃, а также при нагревании и испарении раствора, содержащего 75% HNO₃.
     
203. 
     Перечертить диаграмму состояния неконденсированной системы (рис. 13), обозначить ее поля. Определить состав азеотропной жидкости. Описать последовательность процессов, происходящих при испарении раствора, содержащего 55 % HNO₃. Заполнить таблицу 1. Можно ли методом перегонки этого раствора получить чистую азотную кислоту?
     

---

Рис. 13. Диаграмма состояния системы вода – азотная кислота.

204. 
     Определить изменение состава и количества фаз в системе, содержащей 20 % анилина (рис. 14) при охлаждении от 165 до 60°С с интервалом 40°С.
     
205. 
     Определить изменение состава и количества фаз в системе, содержащей 80 % анилина (рис. 14) при охлаждении от 165 до 60°С с интервалом 40°С.
     
206. 
     Определить изменение состава и количества фаз в системе, содержащей 60 % анилина (рис. 14) при охлаждении от 165 до 60°С с интервалом 40°С.
     

Рис. 14. Диаграмма состояния системы вода – анилин.

207. 
     Определить изменение состава и количества фаз в системе, содержащей 40 % воды (рис. 15) при охлаждении от 220 до 40°С с интервалом 40°С.
     
208. 
     Определить изменение состава и количества фаз в системе, содержащей 80 % воды (рис. 15) при охлаждении от 165 до 60°С с интервалом 40°С.
     
209. 
     Определить изменение состава и количества фаз в системе, содержащей 60 % воды (рис. 15) при охлаждении от 165 до 60°С с интервалом 40°С.
     
210. 
     Определить изменение состава и количества фаз в системе, при температуре 140 °С (рис. 15), содержащей от 0 до 80 % никотина с интервалом 40%.
     

Рис. 15 Диаграмма состояния никотин-вода.

---

5 Двухкомпонентные диаграммы состояния жидкость-твердое

 Краткие теоретические сведения

Общая информация

Диаграммы состояния конденсированных систем описывают межфазные равновесия а) между жидкостью и твердым веществом – процессы плавления, растворения, кристаллизации, образования или разрушения химических соединений; б) между разными твердыми фазами - процессы изменения кристаллической структуры вещества или полиморфные превращения, образования твердых растворов. Уравнение правила фаз Гиббса записывается в следующем виде:

,

где S – число степеней свободы; K – число компонентов; F – количество фаз.

Диаграммы состояния конденсированных систем обычно изображаются в изобарических координатах. По оси абсцисс указан состав системы в мольных или массовых долях (процентах) по компоненту В. По осям ординат указана шкала температур. По линиям А и В показаны температурные точки, характерные для чистых веществ: температуры плавления и полиморфных превращений.

 Порядок рассмотрения диаграммы

1. Перечертить диаграмму, соблюдая топологию, в заданном масштабе.

2. Дать общую характеристику диаграммы. При наличии химических соединений вывести их формулу.

3. Отметить линию ликвидуса, линию солидуса, линии растворимости компонентов; написать равновесия на линиях. Составить равновесия на линиях эвтектики и перитектики.

4. Обозначить поля диаграммы греческими или римскими цифрами.

5. Указать фазовый состав полей диаграммы. Начинать следует с определения полей, содержащих одну фазу. Поля, содержащие две фазы находятся обычно между однофазными элементами диаграммы.

6. Описать значимые точки диаграммы (точки плавления компонентов, точки эвтектик, точки перитектик, точки полиморфных превращений и др.): указать температуру, состав, уравнение равновесия.

7. Рассмотреть свойства систем, заданных соответствующими

---

фигуративными точками и заполнить таблицу

Точка	Исходный состав, % В	Кол-во фаз в точке	Наименование фаз	Состав каждой фазы, % В	Относительное кол-во фаз, %	Температура кристаллизации		Число степеней свободы
						ТН	ТK

6.7.1.3. Типовые диаграммы состояния

Рис. 16. Диаграмма состояния двухкомпонентной системы с одной точкой эвтектики.

Общая характеристика диаграммы. Есть: неограниченная растворимость компонентов в жидкой фазе. Нет: химических соединений, твердых растворов, полиморфных превращений.

Рис. 17. Диаграмма с полиморфным превращением компонента В

Наличие полиморфного превращения обозначается горизонтальной линией (V-T_tr,B). Начало линии идет от того вещества, которое меняет кристаллическую решетку (от вещества В). Выше линии превращения – одна кристаллическая модификация, ниже – другая.

Рис. 18. Диаграмма с ограниченной растворимостью жидкостей

Наличие области ограниченной растворимости жидкостей и их расслаивания на две фазы обозначают пунктирной линией, расположенной выше ликвидуса. Изотерма (WN) показывает начало расслаивания при нагревании системы. Точка Алекссева (С) показывает условия, при которых существует одна жидкая фаза.

---

Рис. 19. Диаграммы состояния с твердыми растворами замещения.

Диаграммы просты. Состоят из линий ликвидуса и солидуса. Могут иметь экстремальные точки, а могут и не иметь.

Рис. 20. Диаграммы с твердыми растворами внедрения.

Рис. 21. Диаграмма с химическим соединением постоянного состава, которое плавится без разложения (конгруэнтно).

Рис. 22. Диаграмма с дальтонидом, который плавится без разложения

Рис. 23. Химическое соединение постоянного состава, которое плавится с разложением.

Рис. 24. Химическое соединение переменного состава, которое плавится с разложением. Обозначается на диаграммах как область состава δ, ограниченная линией перитектики.

---