Контрольная работа по "Физике"

ЗАДАЧА 1

Вариант№6

Определить равновесный состав газа при нагреве до температуры 1000 К, если в исходном состоянии он содержал (мас.%) 10 CO2, 25 СО, 25 H2, 40 N2.

Решение:

Составим константу равновесия при температуре 1000 К

〖lgk〗_p=1910/1273-1,75=-0,249

Кр=0,562

Подставим данные в уравнение

([(Н2)исх-x][(С02)исх-x] )/([(%H20)+ x][(CO) +x] )=Kp^

((10-x)(25-x))/((0+x)(25+x))=0,562

Х= 5,3%

Таким образом состав равновесного газа при температуре 1000К будет:

СO=25+5,3=30,3%

CO2=10-5,3=4,7%

H2=25-5,3=19,7%

H2O=0+5,3=5,3%

N2=40%

ЗАДАЧА 2

Вариат№6

Используя приведенную диаграмму, определить значение активности и коэффициента активности FeO в шлаке указанного состава при температуре 1600 оС. Рассчитать активность FeO по теориям совершенных и регулярных ионных растворов, полимерной модели. Сравнить результаты. Оценить расчетные погрешности

Вариант Состав шлака, масс. %

CaO MnO MgO FeO SiO2 P2O5

6 42,5 14,0 7,0 14,5 15,5 6,9

Решение:

Определим число молей компонентов в 100 грамм шлака

n_i=(% i)/M_i

n(CaO)=m/M=42,5/56,1=0,76 моль;

n(MnO)=114/71=0,2 моль;

n(MgO)=7/40,3=0,175 моль;

n(FeO)=14,5/72=0,201 моль;

n(SiO_2 )=15,5/60,1=0,258 моль;

n(P_2 O_5 )=6,9/142=0,049 моль.

∑▒〖n=〗 n(CaO)+n(MnO)+n(MgO)+n(FeO)+n(SiO_2 )+n(P_2 O_5 )=1,636 моль.

Состав шлака в мольных прцоентах

CaO MnO MgO FeO SiO2 P2O5

44,961 11,702 10,308 11,952 15,306 2,969

%(CaO+MnO+MgO) 44,97+11,7+10,3=68,97%;

%(SiO_2+P_2 O_5 )=15,3+2,97=18,73%.

Отложив на оси молярные проценты, и проведя параллельные прямые к сторонам треугольника мы нашли точку их пересечения, которая будет соответствовать составу заданного шлака.

Экспериментально определенная активность FeO в этом шлаке = 0,35.

Коэффициент активности FeO:

γ_FeO=α_FeO/x_FeO =0,35/0,123=2,84.

Расчет активности и коэффициента активности FeO по теории совершенных ионных растворов:

В соответствии с теорией ионного раствора жидкий шлак состоит из следующих ионов Сa2+, Mg2+, Mn2+, Fe2+, Si44-,O2-.

Определяем общее число грамм-ионов катионов и анионов в шлаке:

∑▒n^+ =n_CaO+n_MgO+n_MnO+n_FeO;

∑▒n^+ =0,76+0,2+0,175+0,201=1,330 моль.

∑▒n^- =∑▒n^+ -n_(〖SiO〗_2 )-n_(P_2 O_5;)

∑▒n^- =1,330-0,258-0,049=1,023;

При расчете количества анионов необходимо учесть реакцию вида

(SiO2)+2O2-=(SiO4)4-

Из которого следует, что на образование сложного аниона (SiO4)4- из одной молекулы SiO2 расходуется два аниона кислорода

〖nO〗_2=∑▒n^+ -2n_(〖SiO〗_2 )-3n_(P_2 O_5 )=1,330-2*0,258-3*0,049=0,668

Ионные доли катиона железа и аниона кислорода:

x_(〖Fe〗^(2+) )=n_(〖Fe〗^(2+) )/(∑▒n^+ )=n_FeO/(∑▒n^+ )=0,201/1,330=0,151

x_(O^(2-) )=n_(O^(2-) )/(∑▒n^- )=(0,668 )/1,023=0,653

Активности компонентов шлакового расплава:

a_FeO=X_Fe*X_(O^2 )=0,14*0,653=0,099

Коэффициент активности найдем по его мольной доле

Y_FeO=0,099/0,151=0,653

Расчетная погрешность определения активности FeO:

∆ = |a_эксп-a_расч |/a_расч ∙100%=53,60 %

Рассчитаем активности и коэффициента активности FeO по теории регулярных ионных растворов

∑▒n_i =1,685.

X_CaO=n_CaO/(∑▒n^+ )=0,76/1,685=0,45

X_Mg=0,175/1,685=0,103

X_Mn=0,2/1,685=0,117

X_Fe=0,201/1,685=0,12