Ю.М. Коренев и др. - Задачи и вопросы по общей и неорганической химии с ответами и решениями (1114426), страница 20
Текст из файла (страница 20)
4.4.5. а) См. 4.4.1, пункт б) и 4.4.1, пункт г). Ткип.р-ра = 100+ 1~Трир.р.рь = 100+ от, где ш — моляльная концентрация раствора. Т,„„р.р, — — 100 + 1000(шЕ/[М(100 — ы)1 М = 101г моль 1. б) См. 4.4.3, пункт а). р = р'(1 — 1/т') = 4242,8 (1 — 1,02. 0,0018) = 4235,0 Па 4.4.6. а) См. 4.4.4, пункт б). М = 102 г моль ' б) См.
4.4.3, пункт а). Ьр = 13,4 Па. 4.4.7. См. 4.4.3. ю = 1%, Т„„, р.р, = — 0,2'С. 4.4.8. См. 4.4.4. ы = 1% я = 2,79 10~ Па. 4.4.9. См. 4.4.5. и = 1%, р = 1,011. 10~ Па. 4.4.10. См. 4.4.6. ы = 1% р = 79,45 мм рт. ст. 4.4.11. См. 4.4.3. а = 0,05~ Трын. р-ра = -0,2 С. 4.4.12. См. 4.4.4. а = 0,05, я = 2,79 ° 10ь Па. 4.4.13. См. 4.4.5. а = 0,05, р = 1,011 10~ Па.
4.4.14. См. 4.4.6. а = 0,05, р = 79,45 мм рт. ст. 4.4.15. См. 4.4.5. а = 0,72. 4.4.16. См. 4.4.5. а = 0,82. 4.4.17. См. 4.4.5. а = 0,95. 4.4.18. См. 4.4.3. а = 0,91, Т„„р, — — — 0,5'С. 4.4.19. См. 4.4.5. а = 0,93, р = 1,008 10Р Па. 4.4.20. См. 4.4.4. а = 0,58, я = 8,5 ° 10ь Па. 4.4.21. См. 4.4.6. а = 0,58, р = 1,0 10ь Па. 4. Химическое равновесие 139 4.5. Фазовые равновесия в одно- и двухкомпонентных системах 4.5.1. 1) о Рис. 13. Фазовая диаграмма серы. 2) Ят является аллотропной модификацией серы, поскольку аллотропня может быть обусловлена как различием кристаллической структуры (графит, алмаз), так и различным числом атомов в молекуле.
В паровой фазе над Я(кр.) и Я(ж.) присутствуют молекулы Я„, где п = 2 — 10. С повышением температуры степень полимеризацни уменьшается. 3) Парообразную серу из серы ромбической при постоянном давлении, минуя другие фвзовые превращения, можно получить при температуре и давлении, которые ниже значений, соответствующих точке Б, так как линия АБ описывает зависимость температуры возгонки ромбической серы от давления, из моноклинной — при температуре и давлении, отвечающим точкам, лежащим в области БДВ вьппе точки Б и ниже точки В. 4) Равновесиям Я(ж.) ~ Я(ромб.) и Я(ж.) Я(монокл.) отвечают совокупности точек, расположенных на линиях ДЕ и ВД соответственно.
Эти равновесные состояния характеризуются одной степенью свободы: 140 Глава 5. Ответи и решения С = К + 2 — Ф; С вЂ” число степеней свободы; К вЂ” число компонентов; Ф вЂ” число фаз. С=1+2 — 2=1. 5) Для зависимости р от Т наклон кривой в общем случае определяется знаком производной др/4Т, который можно найти из уравнения Клаузиуса — Клапейрона: Йр/ЙТ = ЬНт /(Тф „гЬЪф „>), где ЬНт — изменение энтэльпии при фазовом переходе, Тф „— температура фазового перехода, ЬЪф „— изменение объема при фазовом переходе. Для равновесий Б(монокл.) Б(ромб.) и Б(ж.) Б(ромб.) Ь Н те и Ы ф > 0 Т ф в с е г да > 0 . И сходя и з э т о го др/аТ > О, т. е.
кривые, описывающие зависимость давления от Т переходов моноклинной серы в ромбическую и жидкой серы в ромбическую наклонены к оси температур. б) Точка В отвечает равновесию трех фаз: Б(ромб.) Б(монокл.) — Б(пар) С =1+2 — 3 =0 Точка В отвечает равновесию трех фаз: Б(монокл.) Б(ж.) Б(пар) С=О Точка Д отвечает равновесию трех фаз: Б(ромб.) Б(монокл.) Б(ж.) С=О Точка Ж отвечает метастабильному нонвариантному равновесию: Б(ромб.) ~~ Б(ж.) ~~- Б(пар) С=О 7) Равновесию Б(ромб.) ~ Б(монокл.) Б(ж.) на фэзовой диаграмме соответствует точка Д.
С = О. 4.5.2. 1) Для серы известны две устойчивые полиморфные модификации: ромбическая и моноклинная (различающиеся кристаллической структурой, т. е. способом упаковки молекул Бе), которые можно считать аллотропными видоизменениями серы. В данном случае аллотропия обусловлена различием в кристаллической структуре. Поскольку переход из одной формы в другую возможен в обоих направлениях в зависимости от температуры и давления, то аллотропию такого рода называют энантиотропной. 4. Химическое равновесие 141 2) См.
пункт 1. При плавлении ромбической серы происходят разрушение кристаллической структуры и освобождение кольцевых молекул Яэ, которые приобретают подвижность. Ромбическая сера — кристаллическое вещество, в воде не растворяется,легко растворяется в сероуглероде. Пластическая сера, образующаяся при резком охлатцении расплавленной серы, представляет собой переохлажденный расплав и состоит из двух аморфных форм: растворимой в сероуглероде и нерастворимой.
В жидком расплаве обе формы находятся в равновесии. При обычной температуре нерастворимая в СБз форма превращается в растворимую (без катализатора очень медленно), а последняя — в ромбическую. Ве является аллотропной модификацией, так как от других отличается составом молекул. 3) При нагревании расплавленной серы, представляющей собой легко подвижную жидкость желтого цвета, она превращается при температуре > 160'С в вязкую темно-коричневую массу. При этом кольцевые молекулы Бэ разрушаются и образующиеся открытые структуры полимеризуются. Дальнейшее нагревание ведет к разрыву полимерных цепей, быстрому уменьшению средней длины цепей, вследствие чего вязкость расплава уменьшается, и жидкость снова становится подвижной. При температуре >450'С происходит испарение жидкой серы.
В зависимости от температуры в парах установлено существование молекул Яэ, Яе, 94, Ят. 4) Можно. Ромбическую — при температуре и давлении, лежащих выше точки Д, моноклинную — при температуре и давлении, лежащих между точками В и Д. 5) Не присутствует, так как пластическая сера — метастабильная смесь различных форм серы (см. пункт 2), а на фазовой диаграмме присутствуют только равновесные фазы. Не является (см.
пункт 2). 4.5.3. 1) См. 4.5.1, пункт 1). 2) При комнатной температуре и давлении, равном 1 атм, устойчива ромбическая сера, переходящая при 95,4'С (медленное нагревание) в моноклинную, которая затем (119,3'С) плавится и при температуре > 444,6'С испаряется. См. 4.5.2, пункт 3). 3) Выбранная точка на диаграмме обозначена М. В этой точке одна фаза — жидкая сера, С = 1+ 2 — 1 = 2. При дальнейшем снижении температуры (р = сопвь): точка М' отвечает равновесию двух фаз: Я(ж.) Я(монокл.), С = 1; точка М' — одной фазе (сера моноклинная), С = 2; точка Мз — равновесию двух фэз: 142 Глава 5. Ответы и решения Б(монокл.) Б(ромб.) С = 1; точка М4 характеризует серу ромбическую: С = 2.
4.5.4. 1) См. 4.5.1, пункт 1). 2) Бивариантные равновесия соответствуют полям существования Б(монокл.), Б(ромб.), Б(ж.) и Б(пар). 3) Не могут, так как получим, что С = 1 + 2 — 4 = — 1, что противоречит физическому смыслу. 4) Б(ромб.) является метастабильной при температуре и давлении, характеризующимися точками, лежащими внутри области ВДЖ, включая линии БЖ и ДЖ.
Моноклинная сера метастабильна в условиях, характеризующихся точками линии ВЗ. Линии ЖД, ЖВ и ЖВ, проведенные пунктиром внутри области устойчивости моноклинной серы, отвечают соответствующим метастабильным равновесиям: Б(ромб.) Б(ж.), Б(ромб.) Б(пар) н Б(ж.) Б(пар) Точки, отвечающие метастабильной Б(ж.), расположены внутри области ВДЖ, включая линии ВЖ и ДЖ, соответствующие Б(пар) — внутри области БВЖ, включая линии ВЖ и ВЖ, а также точки внутри области АВЗ, включая линию ВЗ. 4.5.5.
Для получения Б(пластич.) из Б(ромб.) последнюю надо нагреть почти до кипения и расплав тонкой струей вылить в сосуд с холодной водой. При длительном хранении Б(пластич.) при комнатной температуре образуется Б(ромб.). Для получения Б(пластич.) из Б(монокл.) последнюю надо расплавить, расплав нагреть выше 250'С и вылить в холодную воду.
Для получения Б(монокл.) из Б(пластич.) последнюю недо выдерживать при 96 — 112'С (р = 1 атм) длительное время. Для получения Б(монокл.) из Б(ромб.) последнюю надо медленно расплавить и охладить. В кристаллической корке, покрывающей расплав, образуются кристаллы Б(монокл.). Для перевода Б(монокл.) в Б(ромб.) надо растворить Б(монокл.) в хлороформе и медленно испарить растворитель. 4.5.6.
1) См. рис. 14. 2) Запишем правило фаз для двухкомпонентной системы: Ф+С=К+1 Так как р = сопвс то С = 3 — Ф. Области: 1 — ЫзБ04(кр.) + Ь1КБ04(кр.), С = 1; в — Ь1тБ04(кр.) + 1, С = 1; Ь вЂ” расплав:, 4. Химическое равновесие 143 1100 700 72 го 20 40 40 00 к го н .«к,го, Рис. 14. Фазовая диаграмма системы Ь12304-К2304.  — Ь, С = 2; 4 и б — Ь2КЯ04(кр.) + 1, С = 1; б — 14КЯ04(кр.) + К2604, С = 1; 7 — Ь + КгЯ04(кр.), С = 1. 3) В точке А: Ь Ь22604(кр.) + Ь1КЯ04(кр.), С = 3 — 3 = О.
В точке Б: Ь вЂ” Ь2КЯ04(кр.), С = 3 — 2 — 1 = О, появляется дополнительное условие: состав расплава равен составу твердой фазы, что снижает число степеней свободы. В точке В: 1, 13КЯ04(кр.) + КгЯ04(кр.), С = 3 — 3 = О. 4.5.7. 1) См. рис. 15. 2) Области: 1 — твеРдый РаствоР МЯГг в 14Г + твеРдый Раствор Ь1Г в МЯГг, С = 1;  — твердый раствор МЯГг в Ь1Г, С = 2;  — твердый раствор М5Гг в 14Г + Ь, С = 1; 4 — Ь, С = 2; б — Ь + твердый раствор 13Г в М5Гг, С = 1; б — твердый раствор Ь2Г в МЯГг, С = 2.
3) В точке А: 1 твеРдый РаствоР МЯГг в ЬГГ + твеРдый Раствор Ь2Г в МЯГг, С = О. 4.5.8. 1) См. рис. 16. 2) Области: 1 — лед + Яг (кр.); С = 1;  — лед + Ь, С = 1, 1 — раствор;  — Ь, С = 2; 4 и б — 1 + Яг(кр.), С = 1; б — Яг(кр.) + Яг(кр.), С = 1; 7,  — 1 + Яг(кР.), С = 1; У вЂ” Яг(кР.) + СЯ1(0104)г(кР.), С 1 10 Ь + Ся((0104)г(кр ) С 1 ° 3) В точке А: Ь лед + Яг(кр.), С = О. В точке Б: Ь Яг(кр.) + Яг(кр.), С = О. В точке В: Ь ~~ Яг(кр.) + С41(С104)г(кр.), С = О. 144 Глава 5. Ответы и решения !Зоо !200 ! !00 ЫР 20 40 60 ЗО Мву вЗМ Р Рвс. 15. Фвзовая диаграмма системы Ь!à — МЗГз.
В точках плавления соединений С = О, так как в них в равновесии находятся две фазы (1 и В), составы которых одинаковы. Возникает дополнительное условие, снижающее число степеней свободы. 4.5.9. 1) См. рис. 17. Ответы на пункты 2) и 3) см. 4.5.7, пункты 2) и 3). Ответы на пункты 1), 2) и 3) см.4.5.8, пункты 1), 2), 3). 4.5.11. 1) В системе ХаР— А1Рз (рис. 1) образуются два соединения: ХазА!Рв при 25 молЯе А1Рз и 75 молЯ ХаГ, те. на 1 моль А1Гз приходятся 3 моль ХаГ, и ХаА1Ге при 50 мол.% А1Рз н 50 мол.% ХаР, т.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
