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:

 

 

Решение:
По табличным данным стандартная энергия Гиббса веществ равна:

а) Уравнение реакции имеет вид:

WO_3(К) + 3CO_(г) = W_(К) + 3CO_2(г)

Рассчитаем  реакции:

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

б) Уравнение реакции имеет вид:

WO_3(К) + 3C_{(графит)} = W_(К) + 3CO_(г)

Рассчитаем  реакции:

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

в) Уравнение реакции имеет вид:

WO_3(К) + 3Cа_(К) = W_(К) + 3CаO_(К)

Рассчитаем  реакции:

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

Рассчитаем   реакции:

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

---

Задача 761. 
Возможно ли получение металлического титана по реакции:
TiCl_4(К) +2 Mg_(К) = Ti_(К) + 2MgCl_2(К) 
Ответ подтвердить расчетом  .
Решение:
Уравнение реакции имеет вид:

TiCl_4(К) +2 Mg_(К) = Ti_(К) + 2MgCl_2(К) 

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

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

Рассчитаем   реакции:

 < 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?

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 – 152 ⁰С.

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 175 ⁰С.

---

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 200 г сплава:

200 ^. 0,25 = 50 г (Cu);
200 ^. 0,75 = 150 г (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 = 153,85 г

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 = 46,15 г (Al)

Ответ: 46,15 г (Al).

---