Примеры решения задач. Пользуясь правилом фаз определить число степеней свободы

1. Правило фаз.

1.1 Пользуясь правилом фаз определить число степеней свободы в системе, состоящей из водного раствора КNO₃ и NaNO₃ в присутствии кристаллов обеих солей и паров воды.

РЕШЕНИЕ:

В данном случае число компонентов в системе равно числу составляющих, т.е. трем (H₂O, КNO₃, NaNO₃), т.к. в системе химические реакции не протекают. Число фаз равно четырем - две твердые (кристаллы солей), пар и жидкость. Число степеней свободы находим из уравнения

С = К + 2 - Ф = 3 + 2 - 4 = 1

Система в этом случае моновариантна, т.е. сохраняет состояние равновесия, если изменять один из параметров (число фаз при этом не меняется).

1.2. Определить число степеней свободы в системе, состоящей из: а. льда, б. воды, в. пара

РЕШЕНИЕ:

Т.к. здесь Ф=1, К=1, то С=2

(система двухвариантна).

1.3. На заключительной стадии процесса в суперфосфатной камере в результате протекания реакций:

Ca₅(PO₄)₃F_(Т) + 7H₃PO_4(Ж) + 5H₂O 5Ca(H₂PO₄)₂ * H₂O_(Т) +HF_(Г)

устанавливается равновесие. Рассчитайте число степеней свободы этой системы.

РЕШЕНИЕ:

В начале определим число независимых компонентов рассматриваемой системы. Всего компонентов в системе пять:

Ca₅(PO₄)₃F, H₂O, H₃PO₄, HF и Ca(H₂PO₄)₂ * H₂O.

Концентрации этих компонентов в равновесной системе взаимосвязаны одним уравнением:

[Ca(H₂PO₄)₂ * H₂O]5 [HF] / [Ca₅(PO₄)₃F] [H₃PO₄]7 [H₂O]5 = const

Отсюда - число независимых компонентов системы равно:

К_H = 5 – 1 = 4

Число фаз рассматриваемой системы равно 4 (две кристаллические Ca₅(PO₄)₃ и Ca(H₂PO₄)₂ * H₂O, одна газообразная HF и одна жидкая - раствор всех присутствующих веществ в воде).

Система имеет газообразную фазу (HF), т.е. она не конденсированная, следовательно для ответа на вопрос задачи воспользуемся формулой

С=К_Н + 2 – Ф = 4 + 2 – 4 = 2