Получение металлов. Определение металла, который будет выделяться при охлаждении жидкого сплава (эвтектики)


Задача 760. 
Пользуясь данными табл.  приложения, определить, какая из приведенных ниже реакций может происходить при стандартных условиях:
металлы
Решение:
По табличным данным стандартная энергия Гиббса веществ равна:

металлы

а) Уравнение реакции имеет вид:

WO3(К) + 3CO(г) = W(К) + 3CO2(г)

Рассчитаем энергия гиббса  реакции:

металлы

энергия гиббса > 0, поэтому в стандартных условиях данная реакция не протекает.

б) Уравнение реакции имеет вид:

WO3(К) + 3C(графит) = W(К) + 3CO(г)

Рассчитаемэнергия гиббса  реакции:

металлы

энергия гиббса > 0, поэтому в стандартных условиях данная реакция не протекает.

в) Уравнение реакции имеет вид:

WO3(К) + 3Cа(К) = W(К) + 3CаO(К)

Рассчитаемэнергия гиббса  реакции:

металлы

Стандартные значения энергии Гиббса образования простых веществ принято считать равными нулю.

Рассчитаем   реакции:

энергия гиббса < 0, поэтому данная реакция протекает самопроизвольно при стандартных условиях.


Задача 761. 
Возможно ли получение металлического титана по реакции:
TiCl4(К) +2 Mg(К) = Ti(К) + 2MgCl2(К) 
Ответ подтвердить расчетом  энергия гиббса.
Решение:
Уравнение реакции имеет вид:

TiCl4(К) +2 Mg(К) = Ti(К) + 2MgCl2(К) 

По таблице находим стандартные значения энергии Гиббса образования веществ, участвующих в реакции:

металлы

Стандартные значения энергии Гиббса образования простых веществ принято считать равными нулю.

Рассчитаем энергия гиббса  реакции:

энергия гиббса < 0, поэтому данная реакция протекает самопроизвольно при стандартных условиях и поэтому возможно получение металлического титана по этой реакции.


Выделения металла при охлаждении жидких сплавов.

Задача 762
По диаграмме плавкости системы Сd — Вi (рис. 1) определить, какой из металлов и при какой температуре начнёт выделяться первым при охлаждении жидких сплавов, содержащих: а) 20% Вi; 6) 60% Вi; в) 70% Bi?
металлы
Решение:
При охлаждении жидкого сплава, имеющего иной состав, чем эвтектика, из него будет выделяться в виде твёрдой фазы тот металл, содержание которого в сплаве превышает его содержание в эвтектике.

а) При охлаждении сплава Сd — Вi, содержащего 20% Bi, вначале будет выделяться Cd, потому что его содержание в сплаве 80%, что значительно превышает содержание его в эвтектике (63%). Кадмий будет выделяться при охлаждении сплава до температуры 279 – 2800С.

б) При охлаждении сплава Сd — Вi, содержащего 60% Bi, вначале будет выделяться Bi, потому что его содержание незначительно превышает эвтектику (57%). Висмут будет выделяться при охлаждении сплава до температуры 152 – 1520С.

в) При охлаждении сплава Сd — Вi, содержащего 70% Bi, вначале будет выделяться Bi, потому что его содержание незначительно превышает эвтектику (57%). Висмут будет выделяться при охлаждении сплава до температуры 1750С.


Задача 763. 
Какой металл будет выделяться при охлаждении жидкого сплава меди и алюминия, содержащего 25% (масс.) меди, если эвтектика включает 32,5% (масс.) меди? Какую массу этого металла можно выделить из 200 г сплава?
Решение:
При охлаждении жидкого сплава, имеющего иной состав, чем эвтектика, из него будет выделяться в виде твёрдой фазы тот металл, содержание которого в сплаве превышает его содержание в эвтектике. При охлаждении сплава, содержащего 25% меди и 75% алюминия, вначале будет выделяться алюминий, потому что его содержание в сплаве (75%) превышает содержание его в эвтектике (67,5%).
Вычислим массу каждого из металлов в 200г сплава:

200 . 0,25 = 50г(Cu); 200 . 0,75 = 150г(Al)

Поскольку процентное содержание меди в сплаве меньше, чем его содержание в эвтектике, то, очевидно, что вся медь, содержащаяся в сплаве, будет входить в состав эвтектики. Исходя из этого, определим массу эвтектики, получим:

50 : x = 32,5 : 100; (50 . 100)/32,5 = 153,85г

Тогда остальная часть сплава будет содержать кристаллы алюминия, вкрапленные в эвтектику, т.е. выделившаяся из 200г сплава масса кристаллов алюминия будет равна:

200 - 153,85 = 46,15г(Al)

Ответ: 46,15г (Al).