№ 1кредиттің оқу- практикалық материалы

13.1 № 1кредиттің оқу- практикалық материалы

(металлургиялық процестерді термодинамикалық талдау)
13.1.1 Металлургия практикасындағы кез-келген реакцияға «Химиялық реакциялардың термодинамикалық потенциалданын» қолдану.

13.1.2 Гиббс-Гельмгольцтың, Темкин-Шварцманның сипаттамаларын есептеу әдістері; металлургиялық реакциялар үшін энропийлық әдіс; = f (T) алгебралық қосу әдісі (оқытушының жеке тапсырмалары).

13.1.3 Ерітінділердің (балқымалардың) термодинамикалық сипаттамаларының принципиалды айырмашылықтарын айтыңыз: компоненттердің парциалды мөльдік мәндері және осы компоненттердің ерітіндідегі химиялық потенциалдары.

13.1.4 Металлургиялық жүйелерде процестердің бағытталуының термодинамикалық критерийлерін атаңыз.

13.1.5 Гиббстың стандартты энергиясының азаюы (< 0) жұмыстық температурада Т процестің термодинамикалық мүмкіндігінің көрсеткіші бола алмайтындығын тұжырымдаңыз.

13.1.6 Гиббстың стандартты энергиясы нөлге тең болғанда (= 0) реакциялық жүйе

aA +bB  rR + dD +

химиялық тепе-теңдікте болады деген тұжырымның қате екенін дәлелмен айтыңыз

13.1.7 Бағалаңыз: алғашқы заттар бірдей мөлшерде алынған деп санап n (S₂) = n (S) = n (CO) = 8 моль/дм³ басқа жағдайлар бірдей болғанда келтірілген екі реакцияның қайсысының термодинамикалық мүмкіндігі жоғары.

СS₂ + S + 6CO = 3SO₂ + 7C + (1)

2CS₂ + 3S + 14CO = 7 SO₂ + 16C + (2)
мұнда (1) = -141,1 кДж, (2) = -308,2 кДж

13.1.8 Металдарды химиялық реакция жүре ерітінділеу мысалында (оқытушының тапсырмасы бойынша) компоненттердің термодинамикалық сипаттамаларын қолданып реакцияның жүру жағдайын көрсетіңіз.

13.1.9 (z) санының және реакцияның эквиваленттілік факторының (f) (12.1.7 қара) физикалық мәнін айтыңыз және осы реакцияның термодинамикалық сипаттамаларымен (; и ) z және f-тің сандық байланысын көрсетіңіз.

13.1.10 Курстық жұмыстың 1, 2, 3, 4 тапсырмаларын тексеруге беру керек.

13.2 № 2кредиттің оқу- практикалық материалы

(гетерогендік жүйеде фазалық тепе-теңдік)
13.2.1 Гетерогендік процестер теорисында Аррениус теңдеуінің және молекулярлық диффузия теңдеуінің физикалық мәні. Тақырып бойынша тапсырмаларды орындау.

13.2.2 Металлургиялық жүйелерде балқу диаграммасынқұру кезінде бақылай-термиялық талдаудың дифференциалды-термиялық бақылаудан айырмашылығы.

Me₁ - Me₂ қорытпаларының (оқытушының жеке тапсырмасы) суыту қисығын алған кезде сындық нүктелерінің санын көрсетіңіз.

13.2.3 Тепе-теңдік фазалардың құрамы сен мөлшерін, Pb-Zn; Pb-Cu; Fe-Sn жүйелерінде (жеке тапсырма) металдарды бөлу дәрежесін есептеу.

13.2.4 Pb – Fe - S; Cu – Fe - S; Al₂O₃ – SiO₂ – CaO үш компонентті металлургиялық жүйелерде металдық, штейндік және қождық фазалардың құрамына графо-аналитикалық есептеулур .

13.2.5 Тексеруге 10, 11, 12 тапсырмаларды беру.

14 ҚОЛДАНЫЛҒАН ӘДЕБИЕТТЕР ТІЗІМІ
Негізгі
1 Ванюков В. А., Зайцев В. Я. Теория пирометаллургических процессов. - М.: Металлургия, 1991, 350с.

2 Рыженков Д. И., Арсентьев П. П., Яковлев В. В. и др. Теория металлургических процессов. - М.: Металлургия, 1989, 391с.

3 Вольский А. Н., Сергиевская Е. М. Теория металлургических процессов. - М.: Метадлургия, 1978, 384с.

4 Погорелый А. Д. Теория металлургических процессов. - М.: Металлургия, 1971, 503с.

5 Казачков Е. А. Расчеты по теории металлургических процессов. - Л.: Химия, 1983, 220с.

6 Лукашенко Э.Е., Погодаев А. М., Сладкова И. А. Сборник примеров и задач по теории процессов цветной металлургии. - М.: Металлургия, 1973, 174 с.

7 Гальнбек А.А., Шалыгин Л.М., Шмонин Ю.Б. Расчеты пирометаллургических процессов и аппаратуры цветной металлургии. – Челябинск: Металлургия, 1990. -448с.

8 Экспериментальные работы по теории металлургических процессов: Уч. пособие для вузов. /П.П. Арсентьев, С.Н. Падерин и др. –М.: Металлургия, 1989, -288с.

9 Копылов Н.И., Лата В.А., Тогузов М.З. Взаимодействия и фазовые состяния в расплавах сульфидных систем/ВКГТУ, Усть-Каменогорск.- Алматы: Гылым, 2001. -438с.

10 Реутова Г.А. Теория металлургических процессов. Методические указания по выполнению курсовой работы для студентов металлургических специальностей. –Усть-Каменогорск: ВКГТУ, 2006. – 46с.

11 Реутова Г.А. Теория металлургических процессов. Методические указания по выполнению лабораторных работ для студентов металлургических специальностей. –Усть-Каменогорск: ВКГТУ, 2006.
Қосымша
12 Линчевский Б.В. Термодинамика и кинетика взаимодействия газов с жидкими металлами. –М: Металлургия, 1986. – 220с.

13 Емельянов В.С., Евстюхин А.Н., Шулов В.А. Теория процессов получения чистых металлов, сплавов и интерметаллидов. – М.: Энергоатомиздат, 1982. -143с.

14 Деверо О.Ф. Проблемы металлургической термодинамики -М.; Металлургия, 1986, - 424с.

15 Полькин С.И., Адамов Э.В., Панин В.В. Технология бактериального выщелачивания цветных и редких металлов. -М.: Недра, 1982. -288с.

16 Холле, И. Койо Технология взвешенной плавки в свете новых требований третьего тысячелетия. // Обогащение руд - Цветные металлы, 2001

17 Костюков А.А., Киль И.Г., Никифоров В.П. Справочник металлурга по цветным металлам. –М.: Металлургия, 1991. -586с.

18 Булатов М.И. Расчеты равновесий в аналитической химии. –Л.: Химия, 1984. -184с.

19 Кузнецова О.Н., Кожабаров Ж.Т. Кредитная система обучения в вузе: Структура, процедуры и организация. -Алматы: МАБ, 2004. - 80с.

20 Джон Найт Образование на основе системы кредитных часов. - Алматы: Ассоциация учреждений образования, 2004. - 56с.

21 Термодинамические свойства неорганических веществ. Справочник под редакцией А. П. Зефирова. Атомиздат, 1986, 350с.

22 Крестовников А. Н. и др. Справочник по расчетам равновесий металлургических реакций. - М.: Металлургия, 1983, 560с.

23 Уикс К. Е., Блок Ф. Е. Термодинамические свойства 65 элементов, их оксидов и нитридов. - М.: Металлургия, 1985, 320с.

24 Барон Н. М. и др. Краткий справочник физико-химических величин. - Л.: Химия, 1983, 182с.

25 Минаев Ю.А., Яковлев В.В. Физико-химия в металлургии. –М.: МИСиС, 2001, -320с.

26 Реутова Г.А., Тогузов М.З. Русско-казахский толковый словарь терминов цветной металлургии. –Усть-Каменогорск: ВКГТУ. 2009, 51с.

15 БАҚЫЛАУ ӨДШЕУ ҚҰРАЛДАРЫ

15.1 Ағымды бақылау
15.1.1 Түсті металлургияның арнайы терминдері .

15.1.2 Жеке тапсырмаларды орындау.

15.2 Кезеңдік бақылау
1-ші кезеңдік бақылау, бақылау түрі – тесттік сұрау; тапсырма 15 сұрақтан 10 вариант.

2-ші кезеңдік бақылау 2-ші кредиттің оқу бағдарламасы бойынша: бақылау түрі – тесттік сұрау; тапсырма 15 сұрақтан 10 вариант.

Кезеңдік бақылаудың тест – рейтингі

1 Мырышты сұйытылған азот қышқылымен ерітінділеу реакциясы үшін Гиббстың стандартты бос энергиясының температуралық тәуелділігі – 125350 + 25,5 Т, Дж [298 – 333 К]
5Zn + 12HNO₃ = 5Zn(NO₃)₂ + N₂ +6H₂O (1)

298 – 333 К температуралар аралығында реакцияның орташа жылулық эффектісі, кДж/моль Zn-қа:

А) -125,35; В) 25,5; С) 0,025; D) -25,5; Е) -25,07
2 Термодинамикалық функция – реакцияның энтальпиясы сан болады:
А) экстенсивті; В) интенсивті.
3 (1) реакцияның энтропиясы:
А) өседі; В) азаяды С) өзгермейді.
4 (1) реакция:
А) экзотермиялық; В) эндотермиялық.
5 300 К температурада (1) реакция:
А) термодинамикалық мұмкін емес; В) термодинамикалық мүмкін.
6 (1) реакцияда тотықтырғыштардың саны (моль):
А) 5; В) 4; С) 3; D) 2; Е) 1.
7 Ме – О₂ – СО – СО₂ жүйесінде оттектік потенциал (π₀)
А) Р(О₂); В) +RT ln Р(О₂); C) Р(О₂) × Р(CО₂); D) Р(О₂) / Р(CО₂).
8 Будуара реакциясының (С + СО₂ = 2 СО) тепе-теңдік константасы:
А) Р_СО² / Р_СО2; В) Р_СО2; С) Р_СО; D) Р_СО2 / Р_СО²; Е) Р_О2.
9 Тепе-теңдіктегі Будуар жүйесін вакуумдағанда:
А) фазасындағы СО үлесі азаяды; В) СО₂ үлесі көбейеді;

С) СО үлесі көбейеді; D) Кр өзгереді; Е) Кр өседі.

10 Тепе-теңдіктегі Будуар жүйесінің температурасын көтергенде:
А) СО үлесі көбейеді; В) СО₂ үлесі көбейеді;

С) қоспаның құрамы өзгермейді; D) Кр өзгермейді;

Е) тепе-теідік ығыспайды.
11 Будуар реакциясының активтендіру энергиясы:
А) энтальпияның өзгеруіне тең; В) энтропияның өзгеруіне тең;

С) Гиббс энергиясының өзгеруіне тең; D) энтальпийлік фактордан көп;

Е) энтальпийлік фактордан аз.
12 Реакция жылдамдығының константасның активтендіру энергиясымен байланысы:
А) k = A exp (E / RT); B) k = E / RT; C) k = RT / E;

D) k = A exp (E / RT²); E) k = A exp (- E/RT).

13 Конденсацияланған фазалардың қатысуымен және ерітінді болғанда 2[Ме] + О₂ = 2 (МеО) метал оксидінің қождағы концентрациясын арттырғанда әкеледі:
А) МеО-ның диссоциация серпімділігінің өсуіне;

В) МеО-ның диссоциация серпімділігінің кемуіне;

С) МеО-ның диссоциация серпімділігі өзгермейді;

D)оттегінің тепе-теңдік қысымының азаюына;

Е) еріген металдың үлесі азаяды.
14 Қара металды Ме қоспаларынан газ тәрізді күкіртпен тотықтыра рафинирлегенде қоспаның молярлық үлесі азайған сайын қоспа металдың сульфидінің диссоциация серпімділігі:
А) шексіз кемиді;

В) ерітіндіде қаныққан мәніне дейін азаяды;

С) шексіз өседі;

D) ) ерітіндіде қаныққан мәніне дейін өседі;

Е) өзгермейді.
15 Мырыштың тотықсыздандырғыш қасиеттері:Zn²⁺ + 2e^- = Zn φ₀ = -0,76 B

ZnO₂^2- + 2H₂O + 2e- = Zn +4OH^- φ₀ = -1,26 B

Қай ерітіндіде көбірек байқалады?
А) қышқыл; В) бейтарап; С) сілтілік.

15.3 Қорытынды бақылау
Емтихандық тапсырмалар 5 вариант 20 сұрақтан. Эмтиханға дайындалуға бақылау сұрақтары:

1 Газ атмосферасының тотықтырғыш-тотықсыздандырғыш қасиеттері оттектік потенциалмен анықталады.

1.1 Қалайыны Н₂ – Н₂О газ атмосферасында тотықтырмай қыздыру қай жағдайда жүреді?

1.2 Таза оттегі атмосферасында қалайының диоксидінің термиялық ыдырауы қай жағдайда жүреді?

1.3Ауа атмосферасында қалайыны монооксидке дейін тотықтыра қыздыру қай жағдайда жүреді?

1.4 Металтермиялық тотықсыздандыру термодинамикалық қай жағдайда мүмкін?

1.5 Металл оксидін алюмотермиялық тотықсыздандыру қай жағдайда мүмкін?

1.6 СО-СО₂ атмосферасында металдық мырышты тотықтырмай қыздыру қай жағдайда термодинамикалыө мүмкін?

1.7 S₂ – SO₂ атмосферасында мысты тотықтыра қыздыру термодинамикалық қай жағдайда мүмкін?

1.8 Метал оксидін магниетермиялық тотықсыздандыру термодинамикалық қай жағдайда мүмкін?

1.9 СО-СО₂ атмосферасында марганецті тотықтыра қыздыру термодинамикалық қай жағдайда мүмкін?

1.10 Ауа атмосферасында титан оксидін термиялық ыдырату термодинамикалық қай жағдайда мүмкін?

1.11 Ауа атмосферасында қара қорғасынды қоспа металдардан рафинирлеу термодинамикалық қай жағдайда мүмкін?

1.12 Н₂ – Н₂О атмосферасында темірді тотықтыра қыздыру термодинамикалық қай жағдайда мүмкін?

1.13 Қара мысты тотықтыра рафинирлеу термодинамикалық қай жағдайда мүмкін

1.14 S₂ – SO₂ атмосферасында тикельді тотықтырмай қыздыру термодинамикалық қай жағдайда мүмкін?

1.15 Қара мысты оттексіздендіргіш металмен оттексіздендіру термодинамикалық қай жағдайда мүмкін?

2 МеS + Ме_мО_n = Ме_хО_у + SO₂ реакциясы үшін (реакцияның сұлбасы берілген)металл сульфидінің бір моліне шаққанда реакция өнімдерінің мөлшерін анықтаңыз (тотықтырғыштың, тотықсыздандырғыштың, тотықтырғыштың эквиваленттерін, бөлінген газ көлемін.

3 Сфалериттің (вюститтің, магнетиттің, пириттің, металдардың) ауа оттегімен тотығу реакцияларында тотығу реакциясының жүруінің термодинамикалық мүмкіндігін анықтағанда Гиббстың бос энергиясының ролін бағалаңыз.

4 Ковеллиннің (CuS) (пириттің, сфалериттің, қалайының, мырыштың, мыстың, кобальттың, марганецтың) күкіртінің тотығу реакциясы үшін газ фазасының тепе-теңдік құрамын бағалауда Ле-Шателье принципі.

5 МеS – МеО - О₂ – SO₂ тепе-теңдік жүйесіне тұрақты температура мен қысымда оттегін (күкірт диоксидін) енгізгенде:

6 Рафинирленетін металдағы қоспа металдың мөлшерін көбейткенде (азайтқанда) қоспа металдың жиссоциация серпімділігі:

7 аА + вВ = сС + дД реакциясының стандартты Гиббс энергиясының температурамен байланыс теңдеуі келесі теңдеумен берілген М + NT, кДж [298 – 2500 К]; реакцияның энтальпиясының (реакцияның энтропиясының) орташаланған мәні, кДж/моль А (В, С, Д):

8 Газ фазасындағы металдың хлоридын 1000 К температурада металтермиялық тотықсыздандыру термодинамикалық қай жағдайда мүмкін?

9 А компонентін В компонентінен ректификациялық рафинирлеу кезінде олардың қайнау температуралары сәйкесінше Т(А) жоғары (төмен) Т(В)-дан кубтық қалдықтағы (дистилятта) анықтайды:

11 Құрамы химиялық қосылыс А(m)В(n)-ға сәйкес келетін қорытпаны кристалдағанда изотермиялық өзгерістер саны:

12 1500 К температурада қалайыны темірден ликвациялай бөлгенде екі сұйық фаза аумағында тепе-теңдіктегі фазалардың құрамы анықталады:

13 Бинарлық Sn – Fe жүйесінде перитектикалық (монотектикалық, эвтектикалық) горизонтальда сәйкесінше температураларды варианттылығы неге тең?

14 Сульфидтік металдық балқыманы Pb – Fe – S суытқанда тепе-теңдіктегі екі фазалар аумағында (1-15 нүктелер) қорғасында (темірлік) фазаның массасын анықтайды:

15 Қара қорғасыннан күмісті жоғарытемпературалық экстракциялау жүргізіледі:

16 Балқымалардан металдарды электрлиттік алу кезінде анодта жүретін процесс: