Ответы на экзаменационный билет № 13, одно из заданий которого требует указать характеристики глины

Билет 13

1.  SiO₂  + 2С = [Si] + 2CO↑  

γ_Si = 0,2

P_CO = 0,1 атм

T = 1400 K

M_Si = 28, M_Cu = 63,54 г/моль

Определить предельное содержание Si в Cu

Решение:

ΔG^o _SiO2 = -906220 + 175,56 × 1400 К = - 660436 Дж/моль

ΔG^o _CO = -114280 – 85,69 × 1400 К = - 234246 Дж/моль

Вычислим изменение стандартной энергии Гиббса реакции (1) при температуре 1400К:

ΔG^o = 2ΔG^o _CO - ΔG^o _SiO2 = 2×(-234246) – (-660436) = 191944 Дж

Рассчитаем значение константы равновесия реакции:

ln K = -ΔG^o/RT = -191944/8,31×1400 = -16,5

K = 6,8×10^-8

Запишем выражение константы равновесия реакции:

K =  = a_SiP²_CO

a_Si  =

a_Si = γ_Si × X_Si

X_Si = a_Si/ γ_Si

X_Si = /0,2 = 34×10^-6 = 34×10^-4 масс.% = 0,0034 масс.%

X_Si =

3.ГЛИНА, пластичная осадочная горная порода, состоящая в основном из глинистых минералов (каолинит (Al4[Si4O10](OH)8), монтмориллонит (Na(Mg, Al)2[Si4O10](OH)2·4H2O), гидрослюды и др.). Разновидности глины выделяют по преобладанию того или иного глинистого минерала. Главные компоненты (с величиной частиц менее 0,01 мм): SiO₂ (30-70%), Al₂O­ (10-40%) и Н₂О (5-10%). Применяется для изготовления грубокерамических изделий (посуды, кирпича и др.), огнеупоров, как адсорбент и др.

Температуры фазовых превращений можно определить такими методами, как дифференциально-термический анализ и дилатометрия. Более подробно рассмотрим исследование температур фазовых превращений методом дифференциально-термического анализа.

Прин­цип ДТА заключается в измерении энтальпии с помощью тер­мопар, включенных по так называемой дифференциальной схеме. Анализ выполняется с помощью специальной аппаратуры: пирометров, термических устано­вок, позволяющей регистрировать термические кривые, т.е. графики, вы­ражающие зависимость температуры выбранной точки в исследуемом веществе от времени, по заданной программе.

Аппараты для ДТА состоят обычно из трех термопар. Одной из тер­мопар измеряется температура печи , остальными двумя термопа­рами, включенными навстречу друг другу по схеме ,измеряется разность температур между инертным веществом (эталоном) и испытуемым веществом при помощи милливольтметра и чувствительного гальванометра.

Блок - держатель пробы нагревается с помощью электропечи. Температуру блока-держателя равномерно увеличивают, при этом равномерно повышается темпера­тура как пробы, так и инертного вещества до тех пор, пока в испытуе­мом веществе не начнется реакция. С этого момента, в зависимости от того, является ли реакция эндотермической или экзотермической, пре­кращается равномерное повышение температуры испытуемого вещества. Разность потен­циалов между полюсами первой термопары остается неизменной или же начнет повышаться быстрыми темпами. Так как эта разность уже не мо­жет компенсироваться равномерно увеличивающимся напряжением второй термопары, гальванометр дает показания, соответствующие по направлению и по величине разностям температур.

Если показания гальванометра отсчитывают в зависимости от температуры, наблюдаемой по милливольтметру и полученные таким образом данные изображают графи­чески в виде кривых нагрева. В системе координат по оси ор­динат откладывают разность температур, наблюдаемую между испытуе­мым и инертным веществами (она пропорциональна отклонению гальванометра), а по оси абсцисс - время, которое соответствует темпе­ратуре в том случае, если температура печи увеличивается по времени равномерно. Зарегистрированная кривая называется кривой ДТА.

Если при нагревании образец не испытывает ника­ких превращений, то разность температур будет равна нулю. Тогда кривая ДТА регистрируется в виде прямой линии, совпадающей с осью абсцисс, и называется нулевой линией. Если в процессе нагревания при какой-либо температуре в образце произойдет фазовое превращение или химическое из­менение, сопровождающееся поглощением или выделением тепла, то сразу возникает разность температур между образцом и эталоном. Ве­личина этой разности пропорциональна количеству поглощенного или выделенного тепла. Возникающая разность температур регистрируется отклонением кривой ДТА вверх или вниз от условного нулевого поло­жения. Это отклонение от базисной линии называется термическим эффектом. Большинство ве­ществ имеет индивидуальную термическую характеристику, которая от­ражает его поведение при нагревании, зависящее от состава, свойств, его структуры, механизма и кинетики превращения. Таким образом, по термограмме можно получать качественную характеристику исследуе­мого образца, т.е. определять фазовый состав. Кроме того, кривая ДТА (S - площадь и А - высота пика) используется для оценки количествен­ного состава изучаемого объекта.

4.Bi⁺³₂O^-2₃ + Zn⁺²O^-2

2ZnO ⇄ 2Zn^/_Bi + V^××_o + 2O^x_o

В оксидах с дефицитом О₂, где преобладают кислородные вакансии и электроны, концентрация электронов зависит от давления кислорода в окружающей атмосфере.

При возрастании числа V^××_o возрастает ионная проводимость по О₂.