Вопросы к экзамену. Дисциплина «Основы неорганического

направление 04.06.01 "Химические науки»,
профиль «Неорганическая химия»,
аспирантура.
дисциплина
«Основы
Вопросы к экзамену.
неорганического
синтеза»
1. Сплав эвтектического состава системы CaSO4 – Cs2SO4 содержит
16,85 мас. % сульфата кальция. Выразите содержание компонентов в сплаве
эвтектического состава в мольных процентах (молярные массы сульфатов
кальция и цезия равны соответственно 136,14 и 361,87 г/моль).
2. Используя представленные ниже диаграммы состав – температура
кипения выберите систему, в которой наиболее полное разделение
компонентов может быть достигнуто методом простой перегонки.
t,C
t,C
А
Состав
В
t,C
А
Состав
А
В
А
Б
Состав
В
В
3. Двухкомпонентная система CsCl – TlCl относиться к эвтектическому
типу, сплав эвтектического состава кристаллизуется при температуре 390 С
и содержит 75 мол. % хлористого таллия. Какое количество исходных солей
потребуется взвесить с точностью до 0,0001 г, чтобы приготовить 2 г
указанного сплава (молярные массы хлоридов калия и серебра равны
соответственно 74,56 и 143,32 г/моль).
4. Постройте фазовую диаграмму
K, Cs || CrO4 по следующим данным:
Содержание
Cs2CrO4,
0
10
30
двухкомпонентной
50
70
90
системы
100
мол. %
Температура
968
эффектов, С
936
908
882
872
865
899
885
943
921
965
На диаграмме укажите фазы. Используя построенную диаграмму определите:
а) тип диаграммы;
б) температуру начала кристаллизации состава, содержащего 60 мол. %
хромата цезия;
в) содержание хромата калия в составах, имеющих температуру начала
кристаллизации не выше 900 С;
г) температурный диапазон плавления состава, содержащего 80 мол. %
хромата калия.
5. По приведенным ниже экспериментальным данным постройте
кривую расслоения в системе четыреххлористый углерод – масляная кислота
– вода (при построении незначительной растворимостью четыреххлористого
углерода в воде можно пренебречь). На построенной диаграмме укажите
область расслаивания.
Компонент
CCl4
C3H7COOH
H2O
Содержание, об. %
5
57
38
16
67
17
29
60
11
44
48
8
58
36
6
6. Для упрочнения поверхности деталей и инструмента применяется
процесс жидкостного борирования в расплаве, содержащем 95 мас. %
хлорида кальция и 5 мас.% оксида бора. Выразите содержание компонентов в
сплаве ванны жидкостного борирования в мольных процентах (молярные
массы хлорида кальция и оксида бора равны соответственно 111,08 и 69,62
г/моль).
7. Двухкомпонентная система K || Cl, NO3 относиться к эвтектическому
типу, сплав эвтектического состава кристаллизуется при температуре 320 С
и содержит 6 мол. % хлорида калия. Какое количество исходных солей
потребуется взвесить с точностью до 0,0001 г, чтобы приготовить 5 г
указанного сплава (молярные массы хлорида калия и нитрата калия равны
соответственно 74,56 и 101,1 г/моль).
8. Используя представленные ниже диаграммы состав – температура
кипения выберите систему, в которой наиболее полное разделение
компонентов может быть достигнуто только методом многократного
испарения или ректификацией.
t,C
t,C
А
Состав
В
t,C
А
Состав
А
В
А
Состав
Б
В
В
9. Постройте область расслаивания в системе бензол – этанол – вода.
Компонент
C6H6
C2H5OH
H2O
Содержание, об. %
1
19
80
2
30
68
7
43
50
20
50
30
33
47
20
50
40
10
80
17
3
10. Постройте фазовую диаграмму системы K || Cl, VO3 по
приведенным ниже термограммам (температуры плавления хлорида калия и
ванадата калия равны соответственно 771 С и 520 С).
На диаграмме укажите фазы. Используя построенную диаграмму определите:
а) тип диаграммы;
б) температурный диапазон плавления состава, содержащего 35 мол. %
хлорида калия;
в) температуру начала кристаллизации состава, содержащего 50 мол. %
хлорида калия;
г) содержание хлорида калия в составах, имеющих температуру начала
кристаллизации не выше 600 С.
11. Разрабатывая теорию эвтектической кристаллизации академик А.А.
Бочвар выявил, что при смешении 1,64 г хлорида лития и 0,36 г фторида
лития образуется сплав, имеющий минимальную температуру плавления в
системе Li || F, Cl, равную 485 С. Выразите содержание компонентов в
сплаве в массовых и мольных процентах (молярные массы хлорида и
фторида лития равны соответственно 42,39 и 25,94 г/моль).
12. В двухкомпонентной системе Cs || Cl, VO3 при содержании хлорида
цезия 30 мол. % наблюдается образование сплава эвтектического состава с
температурой кристаллизации, равной 522 С. Какое количество солей
потребуется взвесить на аналитических весах с точностью до 0,0001 г, чтобы
приготовить 5 г указанного сплава (молярные массы хлорида и метаванадата
цезия равны соответственно 168,36 и 231,84 г/моль).
13. Определите, какая из приведенных ниже термограмм соответствует
протеканию экзотермической реакции LiBr + RbF = LiF + RbBr при
нагревании гомогенизированной смеси бромида лития и фторида рубидия.
t,
t
t
t
t,
t
t,
t
t
t
t
t



В
А
Б
14. Постройте фазовую диаграмму двухкомпонентной системы
хлорид кальция – нитрат кальция по следующим данным:
Содержание
CaCl2, мол.
0
9,6 14 26 35
43,7
49
56
100
%
Температура
519 506 473 440
450
489
546
409
772
409 410 409 408
408
409
эффектов, С
На диаграмме укажите фазы. Используя построенную диаграмму определите:
а) тип диаграммы;
б) температуру начала кристаллизации состава, содержащего 20 мол. %
CaCl2;
в) содержание хлорида и нитрата кальция в составах, имеющих температуру
начала кристаллизации не более 450 С;
г) температурный диапазон плавления сплава, содержащего 70 мол. %
нитрата кальция.
15. По приведенным ниже экспериментальным данным постройте
кривую расслоения в системе бромбензол – ацетон – вода. На построенной
диаграмме укажите область расслаивания.
Компонент
C6H5Br
CH3COCH3
H2O
Содержание, об. %
5
55
40
11
60
29
17
63
20
24
62
14
45
51
4
16. В системе Na, K || NO3 состав, содержащий 55 мас. % нитрата калия,
имеет минимальную температуру плавления, равную 225,7 С. Выразите
содержание компонентов в сплаве в массовых и мольных процентах
(молярные массы нитратов натрия и калия равны соответственно 84,99 и
101,11 г/моль).
17. В двухкомпонентной системе CoCl2 – PbCl2 при содержании
хлорида свинца (II) 76,5 мол. % наблюдается образование сплава
эвтектического состава с температурой кристаллизации, равной 424 С.
Какое количество солей потребуется взвесить на аналитических весах с
точностью до 0,0001 г, чтобы приготовить 10 г указанного сплава (молярные
массы хлоридов кобальта и свинца равны соответственно 129,84 и
278,1 г/моль).
18. Определите, какая из приведенных ниже термограмм соответствует
протеканию процесса NaCl (тв)  NaCl (ж).
t,
t
t,
t
t
t,
t
t
t
t
t
А

Б

t

В
19. Постройте фазовую диаграмму двухкомпонентной
Na, K || NO2 по следующим данным:
Содержание
0
20
30
40
60
70
80
NaNO2, мол. %
Температура
385
380
371
301
261
387
230
365
336
300
241
241
эффектов, С
системы
90
100
282
269
284
На диаграмме укажите фазы. Используя построенную диаграмму определите:
а) тип диаграммы;
б) температурный диапазон плавления сплава, содержащего 50 мол. %
нитрита натрия;
в) содержание нитритов натрия и калия в составах, имеющих температуру
начала кристаллизации не более 250 С;
г) температуру начала кристаллизации состава, содержащего 35 мол. %
KNO2.
20. Используя экспериментальные данные по равновесию жидкость –
пар постройте диаграмму состав – температура кипения системы
четыреххлористый углерод – этанол (температуры кипения этанола и
четыреххлористого углерода соответственно равны 78 С и 77 С).
75
70
65
63,5
65
t, С
жидкость
конденсат
Содержание четыреххлористого углерода, мол. %
4
12
35
62
77
15
38
56
62
70
Используя построенную диаграмму определите
конденсации пара, содержащего 70 мол. % этанола.
температуру
70
92
87
начала
21. По приведенным ниже экспериментальным данным постройте
кривую расслоения в системе фенол – глицерин – вода. На построенной
диаграмме укажите область расслаивания.
Содержание, мас. %
Компонент
C6H5OH
C3H5(OH)3
H2O
4
0
96
14
6
80
27
9
64
40
10
50
55
9
34
68
7
25
82
0
18
22. Определите, какая из приведенных ниже термограмм соответствует
протеканию процесса LiF (т)  LiF (ж).
t,
t
t,
t
t
t,
t
t
t
t
А

Б
t
t

В

23. Двухкомпонентная система KF – LiF относиться к эвтектическому
типу, сплав эвтектического состава кристаллизуется при температуре 490 С
и содержит 50,5 мол. % фторида калия. Какое количество исходных солей
потребуется взвесить с точностью до 0,0001 г, чтобы приготовить 5 г
указанного сплава (молярные массы фторидов калия и лития равны
соответственно 58,1 и 25,94 г/моль).
24. Используя приведённую ниже термограмму, определите
температуру кристаллизации и величину переохлаждения для сплава,
отвечающего эвтектике в системе хлорид калия – метаванадат калия.
25. Постройте фазовую диаграмму двухкомпонентной
Li, K || NO3 по следующим данным:
Содержание
KNO3,
мас. %
Температура
эффектов, С
системы
0
25
50
66
75
85
100
253
224
130
174
129
129
186
130
255
129
337
На диаграмме укажите фазы. Используя построенную диаграмму определите:
а) тип диаграммы;
б) температурный диапазон плавления состава, содержащего 80 мас. %
нитрата калия;
в) температуру начала кристаллизации состава, содержащего 60 мас. %
нитрата лития;
г) содержание нитрата калия в составах, имеющих температуру начала
кристаллизации не выше 200 С.
26. Жидкие при комнатной температуре сплавы щелочных металлов
используется в качестве теплоносителя в замкнутых системах, например, в
атомных силовых установках. Так называемый «советский сплав» обладает
рекордно низкой температурой плавления минус 78 °C и содержит: натрия 12
мас. %, калия 47 мас. %, цезия 41 мас. %. Выразите состав сплава в атомных
процентах (относительные атомные массы натрия, калия, цезия равны
соответственно 23,0; 39,1 и 132,9).
27.
Используя
представленную
ниже
фазовую
диаграмму
двухкомпонентной системы четыреххлористый углерод – 1,4-диоксан:
а) определите химический состав и температуры плавления всех
эвтектик и всех химических соединений;
б) определите температуру начала кристаллизации состава,
содержащего 40 мол. % четыреххлористого углерода;
в) укажите фазы на диаграмме.
28. В 1930 году А. Феррари анализируя кривые охлаждения сплавов
системы хлорид железа (II) – хлорид стронция пришел к выводу, что
указанная система относиться к системам эвтектического типа, сплав
эвтектического состава кристаллизуется при температуре 541 С и содержит
50 мол. % хлорида стронция. Определите, какое количество исходных солей
необходимо взвесить с точностью до 0,0001 г, чтобы приготовить 5 г сплава
эвтектического состава (молярные массы хлоридов железа (II) и стронция
равны соответственно 126,8 и 158,5 г/моль).
29. По приведенным ниже экспериментальным данным постройте
кривую расслоения в системе н-гептан – бензол – нитрометан. На
построенной диаграмме укажите область расслаивания.
Содержание, мол. %
Компонент
C7H16
C6H6
СH3NO2
2,6
0
97,4
8,9
22,3
68,8
18,8
28,6
52,6
32,1
32,1
35,8
48,2
29,5
22,3
67,9
23,2
8,9
83,9
12,5
3,6
96,4
0
3,6
30. Используя приведённую ниже термограмму, определите
температуры начала и окончания кристаллизации сплава, содержащего 30
мол. % хлорида калия и 70 мол. % метаванадата калия.