Какое максимальное количество фаз может существовать в равновесии в пятикомпонентной системе. Обязательно поясните ответ.

С= К-Ф+2

К=5

С=0=5-Ф+2, т.е. максимальное количество фаз = 5

В любой гетерогенной системе число фаз не может больше, чем К+2, т.к. число степеней свободы не может быть отрицательным.

Что такое лимитирующая стадия физико-химического процесса. Какие стадии могут быть лимитирующими в процессе окисления газообразным кислородом твердых сульфидных частиц? С помощью каких действий (изменений каких параметров) и какие стадии можно ускорить. Поясните .

Лимитирующая стадия - это стадия, которая протекает с наименьшей скоростью и тормозит ход всего процесса.

для гетерогенного процесса с участием пористого твердого вещества (например кокса) и газа (например кислорода) можно выделить несколько элементарных стадий:1) подведение путем диффузии реагирующих веществ (О2) из потока к внешней поверхности твердого тела; 2) диффузия газообразных реагентов (О2) в порах зерна твердого тела к его внутренней поверхности; 3) собственно химическая реакция (с образованием оксида углерода); 4) диффузия продуктов реакции (СО, СО2) из внутренних областей твердого вещества к внешней поверхности; 5) диффузия продуктов реакции с внешней поверхности в поток.

Любая из этих стадий при определенных условиях может оказаться лимитирующей. Скорость процесса в целом и закономерности его протекания определяются скоростью лимитирующей стадии. Если лимитирующей стадией является стадия 1 или 5, то говорят, что процесс протекает во внешнедиффузионной области, т.е. общая скорость ХТП определяется скоростью диффузии реагентов или продуктов через пограничный слой газа или жидкости к внешней поверхности твердого вещества. Если скорость ХТП лимитирует 2 или 4 стадии – процесс протекает во внутридиффузионной области, когда лимитирующей стадией является химическая реакция, – в кинетической области. При несущественном различии скоростей смежных стадий процесс протекает в соответствующих переходных областях.

Основным фактором интенсификации процесса, проходящего во внешнедиффузионной области, является повышение турбулизации в зоне раздела фаз. Это достигается или повышением интенсивности перемешивания или увеличением линейной скорости движения жидкой или газовой фаз. Мене существенно повышение температуры, которая сказывается лишь на молекулярной составляющей диффузии.

Протекание процессов во внутридиффузионной области наиболее часто наблюдается в системе Г-Т или Ж-Т, если твердое вещество является пористым. Лимитирующей стадией в этом случае буде диффузия реагентов или продуктов реакции в порах. Характерные признаки протекания процессов во внутридиффузионной области: а) сильная зависимость скорости процесс от размера частиц твердого материала; б) незначительное влияние температуры на скорость процесса; в) изменение порядка реакции и энергии активации при измени условий протекания процесса; г) наличие градиента температур внутри пористого твердого материала. Разность температур между внешней и внутренней поверхностью может превышать 100 градусов при высоком тепловом эффекте. Основным фактором интенсификации процессов, протекающих во внутридиффузионной области, является уменьшение размера частиц твердой фазы. Другой прием интенсификации – повышение давления.

При протекании процесса в кинетической области стадия химической реакции явялестя лимитирующей, и ее скорость определяет скорость процесса в целом. Основные признаки протекания процесса в кинетической области: а) сильная зависимость скорости процесса от температуры, описываемая уравнением Аррениуса; б) независимость скорости процесса от линейной скорости газа или жидкости и интенсивности перемешивания. Основные приемы интенсификации основаны на правильном выборе температуры, давления, соотношения концентраций реагентов и других параметров. Эти приемы направлены на увеличение константы скорости реакции и движущей силы процесса. В отличие от гомогенных процессов, дополнительным средством интенсификации гетерогенных процессов, протекающих в кинетической области, является развитие удельной поверхности контакта фаз.

45. В изолированную емкость с откаченной из нее газовой фазой поместили два тигля, один с металлической медью, содержащей 0,7 % серы и второй с металлически свинцом, содержащим 0,3 % серы. Считая, что растворы близки к бесконечно разбавленным по сере, определить в каком металле содержание серы возрастет, а в каком снизится, при установлении равновесия с общей газовой фазой, если коэффициент Генри для серы в меди составляет 0,004, а для серы в свинце 0,02.

46. Укажите наиболее легкоплавкие составы в системе FeO - Fe ₂ O ₃ - SiO ₂ . Как изменится температура ликвидус такой системы при увеличении окисленности системы (содержания в ней магнетита).

47. Рассчитайте равновесное давление паров цинка над латунью. Состав латуни 65 % (по массе) меди и 35 % цинка. Коэффициент активности цинка 0,6. Температура латуни 1050 °С. Давление пара над чистым цинком при этой температуре составляет 2 атм.

Закон Рауля – P₁=P₁₀*N

P₁₀- давление над чистым компонентом

N – мольная доля

Расчет на 100 г: находим количество моль = M(Zn)/Mr(Zn) = 35/65.4=0.535 моль

находим количество моль = M(Cu)/Mr(Cu) = 65/64=1.02 моль

P₁ =2 *0,535 = 1,07 атм

Для реальных растворов (и бесконечно разбавленных) закон Рауля сохраняет свою форму при замене концентрации на активность:

P₁ =2 *0,6 =1,2 атм