Файл: ФIленко О.Г. ЗбIрник задач з фIзичноI химII навчальний посiбник для студентiв металлургiйних спецiальностей вузiв.pdf
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 18.06.2024
Просмотров: 163
Скачиваний: 0
Визначити парціальну атомну ентропію розчинення міді, зміну хі мічного потенціалу при переході міді в розчин і парціальну атомну теплоту розчинення міді.
Відповідь: 12,7 кДж • катом-1 • КГ1 ; —4,78 МДж; 18,39 МДж х
Xкатом-1 .
62.При 773 К і тиску кисню 5-10* Па в 54 кг срібла розчиняється 0,34 нл кисню.
|
Визначити зміну хімічного потенціалу при переході 1 кмоля кисню |
|
з |
газової фази (рог = Ю5 |
Па) в розчин Ag — О концентрації 1 нл 0 2 |
на |
100 кг Ag. |
|
|
Відповідь: 1,492 МДж |
• кмоль-1 . |
63. Залежність коефіцієнта розчинності водню в рідкому алюмі нію (в нл • 100- 1 к г - 1 ) від температури визначаємо за рівнянням
l g K = _ - ^ - + 2,618.
Визначити теплоту розчинення 1 кмоля водню в алюмінію.
Відповідь: 97,65 МДж • кмоль- 1 .
ЛЕТКІСТЬ. АКТИВНІСТЬ. КОЕФІЦІЄНТ АКТИВНОСТІ
Леткістю (фугітивністю) називається така функція температури, тиску і складу газової фази, від якої залежить ізобарний потенціал реального газу за рівнянням
|
|
Z = |
Z° + RT In f, |
|
(V.50) |
|
де |
Z° — ізобарний потенціал |
реального газу в стандартних |
умовах |
|||
(/ |
= |
1); / — леткість реального газу при температурі Т. |
|
|
|
|
|
Наближено леткість реального газу можна визначити за рівнянням |
|||||
|
|
|
/ = " Д . |
|
(V.51) |
|
де |
р р |
— дійсний тиск реального газу; рід — тиск, який |
мав |
би |
газ |
|
при таких самих об'ємі і температурі, якби він був ідеальним. |
|
|
||||
|
Коефіцієнт активності реального газу можна записати |
такою |
фор |
|||
мулою: |
|
|
|
|
||
|
|
|
Y = - f " • |
|
(V.52) |
|
|
Активність компонента реального розчину дорівнює |
|
|
|
||
Рст ' |
(V.53) |
|
де р — тиск пари компонента над реальним розчином; р с т — тиск пари компонента в стандартному стані.
За стандартний стан компонента беруть стан його в чистому вигля ді, а в деяких випадках — стан розчиненого компонента в насиченому розчині.
' Коефіцієнтом активності називається відношення активності до концентрації:
Т' = |
- І Г . |
(V.54) |
|
або |
|
|
|
V |
= |
. |
(V.55) |
де а — активність компонента в |
розчині; N — мольна частка |
компо |
|
нента; С — мольна концентрація компонента.
Коефіцієнт активності визначає відхилення реального стану компо нента від його стандартного стану. Якщо компонент підпорядкований закону Рауля, то коефіцієнт активності для нього 7 = 1 . Для реальних розчинів з позитивними відхиленнями від закону Рауля коефіцієнт активності компонента більший за одиницю, а для розчинів з негатив ними відхиленнями від закону Рауля коефіцієнт активності компонента менший за одиницю.
Активність компонента реального розчину можна визначити кіль кома способами.
1. Визначення тиску насиченої пари компонента над розчином
а = ^ г , |
(V.56) |
де р — тиск пари компонента над розчином; р° — тиск пари чистого компонента.
2. Визначення коефіцієнта розподілу
|
К = |
, |
(V.57) |
|
|
ав |
|
де а.А —активність |
компонента в розчиннику А;ав — активність ком |
||
понента в розчиннику В. |
|
|
|
3. Визначення температури замерзання розчину |
|
||
|
1П7= 2 (^5г- 1 )' |
(V.58) |
|
де А7 3 — зниження |
температури |
замерзання розчину; |
/Ск р — кріо |
скопічна стала розчинника; С— молярність розчину, кмоль -1000~' кг-'. 4. Визначення активності компонента бінарного регулярного роз
чину
" а, |
= |
7і^і |
= |
N / N \ |
(V.59) |
«2 |
= |
72 N2 |
= |
N / N l |
(V,60) |
де ox — активність першого компонента; а2 — активність другого компонента; 7Х — коефіцієнт активності першого компонента; 72 — коефіцієнт активності другого компонента; N x — мольна частка пер шого компонента; N 2 — мольна частка другого компонента; b — стала для взятого регулярного розчину.
Задача. При 350 К і тиску 5,0 МПа 1 кмоль вуглекислого газу за ймає об'єм 0,467 м3 . Визначити леткість вуглекислого газу в цих умовах.
Р о з в ' я з а н н я . Вважаючи вуглекислий газ ідеальним газом, знайдемо його тиск
„ |
. _ Р Г |
_ |
8,314. |
103 . 3 5 0 _ = б і 2 3 1 м п а _ |
Н І Л |
V |
~ |
0 |
467 |
Леткість вуглекислого газу дорівнюватиме
f_Jo__ |
(5,0 • Ю6 )2 _ 4 0 1 о м п „ |
Задача. Чому дорівнює активність води в розчині, якщо тиск водя ної пари над ним дорівнює 9,33 • 104 Па при 373 К? Нормальний атмо сферний тиск р° = 1,01325 • 106 Па.
Р о з в ' я з а н н я . Активність води в розчині знайдемо за форму лою
" |
ро |
1,01325 • 10е ~ U ' y Z 1 - |
Задача. Тиск насиченої пари срібла над розплавом Ag — Au, що містить 0,62 N срібла, дорівнює 0,126 Па при 1225 К. При цій темпера турі тиск насиченої пари чистого срібла становить 0,267 Па. Визначи ти активність і коефіцієнт активності срібла.
Р о з в ' я з а н н я . Активність срібла в розчині знайдемо за форму лою
|
/>Ag _ |
0,126 |
= 0,472. |
" A g |
p \ d |
0,267 |
Коефіцієнт активності срібла:
А А Є |
0,472 |
„ 7 f i , |
V A g = ^ V = ~ о Ж - = |
0 , 7 6 1 • |
|
Задачі
64. При 273 К і тиску 20 МПа 1 кмоль кисню займає об'єм 0,0975 м 3 . Визначити леткість кисню в цих умовах.
Відповідь: |
17,18 МПа. |
|
65. |
Визначити леткість вуглекислого газу при 273 К і тиску 5,06 X |
|
X 105 |
Па, якщо мольний об'єм вуглекислого газу в цих умовах до |
|
рівнює 4,48 м9 . |
||
Відповідь: |
5,055 • 105 Па. |
|
66. Визначити реальний тиск водню при 198 К, якщо леткість вод ню дорівнює 2,573 МПа,, а мольний об'єм його в цих умовах дорівнює 0,6614 м3 .
Відповідь: 2,53 МПа.
67. При 198 К і тиску 2,5 • 10Е Па леткість водню дорівнює 2,54 X X 10Е Па, а при тиску 10' Па і тій самій температурі вона дорівнювати ме 1,073 • 107 Па.
Обчислити зміну ізобарного потенціалу при розширенні 1 кмоля водню від 107 до 2,5 • 10Е Па без урахування і з урахуванням леткості водню.
Відповідь: — 2,283 МДж • кмоль- 1 ; —2,373 МДж • кмоль- 1 .
68. Чому дорівнює активність води в розчині, якщо тиск водяної пари над ним при 373 К дорівнює 9,331 • 104 Па?
Відповідь: 0,921 .
69. При 1873 К рівноважні концентрації міді в сріблі і залізі від повідно дорівнюють 3,79 і 0,92 ат.%.
Визначити активність і коефіцієнт активності міді в обох шарах, якщо при цій температурі тиск пари міді над чистою міддю і над роз
плавом Fe — Си зазначеної |
концентрації |
відповідно |
дорівнюють |
||||
1,25 • 102 і 8,1 |
Па. |
|
|
|
|
|
|
Відповідь: 0,0648; 7,043 |
і |
1,71. |
|
|
|
||
70. ВОДНИЙ |
розчин, що містить 2,396 • |
102 кг |
цукру С 1 2 Н 2 2 О и в |
||||
1000 кг води, замерзає |
при 271,62 К. Кріоскопічна |
стала |
води стано |
||||
вить 1,86 К • кмоль - 1 |
• 1000 кг. |
|
|
|
|||
Визначити |
активність |
і |
коефіцієнт активності |
цукру |
в розчині. |
||
Відповідь: 0,994 кмоль на 1000 кг; 1,42.
71. Тиск насиченої пари цинку над розплавом, що містить 0,495 атомних часток цинку, при 973 К дорівнює 4,76 кПа. Залежність ти ску насиченої пари чистого цинку від температури визначаємо за рів нянням
lg р0 = - - ^ + 10,243 (Па).
Визначити активність і коефіцієнт активності цинку.
Відповідь: 0,6; 1,21.
72. За даними про тиск насиченої пари міді над розплавом Fe — Си при 1823 К обчислити значення активності і коефіцієнта активності міді і побудувати графіки залежності їх від складу.
N C U |
1,00 |
0,883 |
0,467 |
0,061 |
0,01 5 |
pen, Па |
72,9 |
67,2 |
59,8 |
30,9 |
8,7 |
Відповідь: 0,922; 0,820; 0,424; 0,119; 1,044; 1,756; 6,95; 7,933.
73. Тиск насиченої пари магнію над розплавом Mg — Си, що міс тить 0,224 атомних часток магнію, при 1000 К дорівнює 40 Па. Тиск насиченої пари рідкого магнію при цій температурі — 1,5 кПа.
»• Визначити активність і коефіцієнт активності магнію і характер відхилення від закону Рауля.
Відповідь: 0,027; 0,119.
74. Коефіцієнт розподілу |
хлориду ртуті (II) HgCl2 |
між бензолом і |
||
водою дорівнює 0,084. |
|
|
|
|
Визначити активність і |
коефіцієнт |
активності хлориду |
ртуті (II) |
|
у водному розчині, якщо його концентрації в бензолі |
і воді |
відповід |
||
но дорівнюють 0,00524 і 0,0648 кмоль |
• м~3 , а коефіцієнт |
активності |
||
хлориду ртуті (II) в бензолі дорівнює |
одиниці. |
|
|
|
Відповідь: 0,0624 і 0,963.
75. Визначити активність кремнію в розплаві, що містить 2,81 мас.% Si, при 1900 К. Залежність коефіцієнта активності кремнію від складу розчину визначаємо за рівнянням
, |
8740 .. |
м |
ч 2 |
IgTsi = |
f-(l |
— |
NS i )2 . |
Відповідь: 4,16 • 10~6.
76. У сплавах активність вуглецю визначають відносно чистого графіту.
Визначити активність вуглецю в сплаві, що містить 0,35 мас.% вуглецю, якшо коефіцієнт активності вуглецю при 1833 К дорівнює 0J1 .
Відповідь: 0,014.
77. Розплав Sn — Cd являє собою регулярний розчин. Коефіцієнт активності олова в розчині, що містить 40 ат.% кадмію, дорівнює 1,121.
Визначити коефіцієнти активності обох компонентів у розчині Sn — Cd, що містить 70 ат.% кадмію.
Відповідь: 1,419; 1,066.
VI. ЕЛЕКТРОХІМІЯ
ЕЛЕКТРОПРОВІДНІСТЬ
Під дією електричного поля іони електроліту набувають напрямле ного руху: позитивні іони (катіони) переміщуються до катода (нега тивного електрода), а негативні іони (аніони) — до анода (позитивного електрода).
Абсолютною швидкістю називається швидкість напрямленого руху іона при напрузі електричного поля 1В на 1 м
» = - r . |
(VI,1) |
де и — швидкість руху іона, м • с - 1 ; Е — напруга |
електричного поля |
В • м - 1 . |
|
Рухливість іона дорівнює добутку абсолютної швидкості іона на
число |
Фарадея: |
|
для |
аніона |
|
|
К = v*F. |
(VI ,2) |
|
н е |
|
