Задачи

139

правило фаз. Что называется компонентом, фазой?

Вариант 10

1.При растворении NaCl и CaCl2 в воде никаких реакций между NaCl, CaCl2 и H2O не происходит. При растворении же Na2SO4 и CaCl2 в воде протекает реакция: Na2SO4 + CaCl2 = CaSO4↓ + 2NaCl. Подсчитать в обоих случаях число составных частей, число компонентов и определить число степеней свободы.

2.Карбид кремния получают нагреванием до 2000°С смеси песка и угля:

SiO2(T) + 3C(T) = SiC(T) + 2CO(Г), + 122 ккал.

Определить фазовый состав и число степеней свободы.

3. По диаграмме плавкости системы магний-кальций определить:

Ca, вес%

а) тип диаграммы и ее особенности; б) состав эвтектик, химического соединения и температуры их плавления;

в) состав всех сплавов, начинающих затвердевать при 600°С и указать, какие твердые фазы выпадают при этой температуре;

г) чему равно число компонентов, число фаз и число степеней свободы в каждой из областей, ограниченных линиями диаграммы, на линиях;

д) построить кривые охлаждения для 19, 40, 52, 70 и 100% сплавов, содержащих кальций. Объясните ход этих кривых.

4. По приведенным кривым охлаждения построить диаграмму состояния системы висмут-сурьма. По диаграмме определить:

а) тип диаграммы и ее особенности;

140

б) исходный состав сплава, если при 500°С половина его затвердела; в) 70%-ный твердый раствор находится в равновесии с жидким. Каков со-

став жидкого раствора?

г) 50 г сплава, содержащего 60% сурьмы, нагреты до 450°С. Сколько сурьмы осталось в твердом растворе? Сколько висмута перешло в жидкий раствор?

Вариант 11

1. При очистке воздуха активированным углем при 40 °С одновременно протекают реакции:

2H2S(Г) + O2(Г) = 2H2O(Ж) + S2(Г);

CS2(Г) + O2(Г) = CO2(Г) + 2S(T).

Примените к этой системе правило фаз Гиббса.

2.Какое максимальное число фаз может иметь система, состоящая из рас-

твора CaCl2, CrCl2, BaCl2 в воде? Чему равна в этом случае вариантность системы? Назовите фазы.

3.По диаграмме плавкости системы магний-свинец определить:

Pb, вес%

а) тип диаграммы и ее особенности; б) число компонентов, число фаз и число степеней свободы в каждой из

областей, ограниченных линиями диаграммы, на линиях и характерных точках? Что значит данное число степеней свободы?

в) построить кривые охлаждения для смесей, содержащих 0, 20, 60, 80 и 100% свинца;

г) какое количество твердого магния можно выделить из сплава, содержащего 40% свинца, охладив систему до 500°С. Масса сплава 1 кг;

д) сформулируйте правило фаз Гиббса. Что называется фазой, компонен-

том?

4. Построить диаграмму состояния системы AgCl – NaCl по следующим данным:

По построенной диаграмме определить: а) тип диаграммы и ее особенности;

б) состав твердой и жидкой фаз при 550°С для сплава, содержащего 60% AgCl, каково количественное соотношение этих фаз?

в) применить правило фаз Гиббса к построенной диаграмме; г) построить кривые охлаждения для смесей, содержащих 0, 50 и 100%

хлорида серебра ( AgCl ).

Что называется твердым раствором? Каковы типы твердых растворов?

Вариант 12

1. При 500 - 600°С в системе, состоящей из железа, его оксидов и кислорода, возможно существование равновесий:

число фаз и число степеней свободы в каждой из областей, ограниченных ли-

142

ниями и на линиях. Что значит данное число степеней свободы? в) определить состав эвтектик;

г) каков состав твердой и жидкой фаз в системе, содержащей 40% теллура, охлажденной до 400°С;

д) построить кривые охлаждения для составов, содержащих 0, 20, 40, 80, 100% висмута.

Что называется твердым раствором? Какие типы твердых растворов известны?

Вариант 13

1. В керамическом производстве при разных температурах протекают реакции:

MgCO3(T) = MgO(T) + CO2(Г);

2CaSO4(T) = CaO(T) +2SO2(Г) + O2(Г).

Применить правило фаз к каждой реакции в отдельности.

2. При 144°С жидкий расплав, состоящий из 40% Cd и 60% Bi, находится в равновесии с твердыми кристаллами кадмия и висмута. Определить число фаз (какие?) и число степеней свободы в системе.

3. По диаграмме плавкости системы магний-кальций определить:

в) состав всех сплавов, начинающих затвердевать при 600°С, и указать, какие твердые фазы выпадают при этой температуре;

г) чему равно число компонентов, число фаз и число степеней свободы в каждой из областей, ограниченных линиями диаграммы, и на линиях;

д) построить кривые охлаждения для 19, 40, 52, 72, 81 и 100% сплавов, содержащих кальций. Объясните ход этих кривых.

4. По приведенным кривым охлаждения построить диаграмму состояния системы висмут-сурьма. По диаграмме определить:

Вариант 14

1. В керамическом производстве при разных температурах протекают реакции:

MgCO3(T) = MgO(T) + CO2(Г);

2CaSO4 = 2CaO(T) + O2(Г).

Примените правило фаз к каждой реакции в отдельности.

2.При 144°С жидкий расплав, состоящий из 40% Pb и 60% Sn, находится

вравновесии с твердыми кристаллами свинца и олова. Определить число фаз и число степеней свободы в такой системе.

3.По диаграмме системы медь-никель (Cu – Ni ):

а) определить тип диаграммы, число компонентов, число фаз и число степеней свободы в точках, указанных на диаграмме;

б) построить кривые охлаждения для чистых компонентов и смесей, содержащих 60% никеля;

в) сколько выделится твердой фазы, если охладить расплав, содержащий 50% никеля, до температуры 1300°С, если было взято 2 кг расплава.

144

Что понимается под твердым раствором? Назвать и охарактеризовать типы твердых растворов.

4. Сплав алюминия с кремнием широко используется в машиностроении. Построить диаграмму состояния системы алюминий – кремний по следующим

а) определить тип диаграммы, ее особенности; б) определить состав всех сплавов, начинающих затвердевать при 630°С и

указать, какие твердые фазы выпадают при этой температуре.

в) чему равно число компонентов, число фаз и число степеней свободы в точке эвтектики? Что называется эвтектикой?

г) построить кривые охлаждения для сплавов, содержащих 10, 40, 60, 87, 100% алюминия. Сформулируйте правило фаз Гиббса. Что называется фазой, компонентом?

Вариант 15

1. В керамическом производстве, при разных температурах протекают реакции:

Fe2O3(T) + C(T) = 2FeO(T) + CO(Г);

Na2SO4(T) + 2 C(T) + CaCO3(T) = Na2CO3(T) + CaS(T) + 2CO2(Г).

Применить правило фаз Гиббса к каждой реакции в отдельности.

а) определить тип диаграммы и ее особенности; б) определить состав твердой и жидкой фаз при 550°С для сплава, содер-

жащего 60% хлорида серебра и количественное соотношение этих фаз; в) определить число компонентов, число фаз и число степеней свободы в

каждой из областей, ограниченных линиями диаграммы, и на линиях. Что значит данное число степеней свободы?

г) построить кривые охлаждения для смесей, содержащих 30, 50, 100% хлорида серебра. Что называется твердым раствором? Какие типы твердых растворов известны?

Вариант 16

1. При растворении NaCl и CaCl2 в воде никаких реакций между NaCl, CaCl2 и H2O не происходит. При растворенииже Na2SO4 и CaCl2 протекаетреакция:

Na2SO4 + CaCl2 = CaSO4↓ + 2NaCl.

Подсчитать в обоих случаях число составных частей системы, число компонентов и определить число степеней свободы.

2.Возможно ли существование однокомпонентной системы, состоящей из четырех фаз? Доказать.

3.По диаграмме состояния магний-медь ( Mg – Cu ):

146

в) определить составы эвтектик; г) установить температуры начала и конца кристаллизации соста-

вов,содержащих 0, 18, 60, 80, 100% меди; д) построить кривые охлаждения для указанных составов.

4. На основании характерных точек кривых охлаждения построить диа-

а) определить тип диаграммы, ее особенности; б) определить число компонентов, число фаз и число степеней свободы в

каждой из областей, ограниченных линиями диаграммы, и на линиях. Что значит данное число степеней свободы?

в) построить кривые охлаждения для расплавов, содержащих 0, 40 и 100% никеля. Что понимаетсяпод твердым раствором? Назвать типы твердых растворов.

147

г) сколько выделится твердой фазы, если 2 кг расплава, содержащего 50% сурьмы, охладить до 400°С.

д) что понимается под твердым раствором? Назвать основные типы твердых растворов.

4. По следующим данным построить диаграмму состояния системы сви-

По диаграмме определить: а) тип диаграммы;

б) состав эвтектики и температуру ее кристаллизации; в) построить кривые охлаждения для чистых компонентов (свинца и

сурьмы) и смесей, содержащих 70, 50, 20% свинца; г) применить правило фаз Гиббса для всех полей, линий и характерных

точек на этой диаграмме.

Вариант 18

1. В керамическом производстве при различных температурах протекают реакции:

Na2SO4(T) +2C(T) + CaCO3(T) = Na2CO3(T) + CaS(T) + 2CO2(Г);

Fe2O3(T) + C(T) = 2FeO(T) +CO(Г).

Определить в этой системе число фаз, число независимых компонентов и число степеней свободы.

2.Какое максимальное число фаз может иметь сплав, состоящий из свинца, олова и висмута? Чему равна в этом случае вариантность системы?

3.По диаграмме плавкости системы висмут-сурьма (Bi – Sb ):

148

Дать определение твердых растворов, назвать типы твердых растворов. 4. Построить диаграмму состояния системы висмут-теллур (Bi – Te ) по

По построенной диаграмме определить: а) тип диаграммы и ее особенности;

б) чему равно число компонентов, число фаз и число степеней свободы в каждой из областей, ограниченных линиями диаграммы, на линиях;

в) определить состав эвтектик и химического соединения; г) построить кривые охлаждения для сплавов, содержащих 0, 20, 50, 80 и

100% висмута.

Сформулируйте правило фаз Гиббса. Что называется фазой, компонентом, эвтектикой?

Вариант 19

1. Цианамид кальция разлагается водой по уравнению:

CaCN2(T) + 3H2O(Ж) = CaCO3(T) + 2NH3(Ж)

Определить в этой системе число фаз, число независимых компонентов и число степеней свободы.

2.Возможно ли существование однокомпонентной системы, состоящей из четырех фаз? Доказать.

3.Сплав золото – серебро (Au – Ag ) используется в качестве припоя. По диаграмме плавкости системы серебро – золото определить: