На главную

 
Аспирантура
Книги и пособия
Кафедра катализа и адсорбции
Кафедра физической химии
Версия для печати | Главная > Образование > Кафедра физической химии > Химическая термодинамика > ... > Задачи по химической термодинамике > 3. Химическое равновесие в гетерогенных системах

Химическое равновесие в гетерогенных системах

3.1. Фазовые равновесия в однокомпонентных системах.

Фазовые переходы I и II рода. Соотношение Клапейрона - Клаузиуса. Равновесие “пар - жидкость” и “пар-твердая фаза”. Равновесие “твердая фаза-твердая фаза”. Равновесие “расплав - твердое тело”. Критическое состояние вещества. Примеры фазовых равновесий (диаграмм) в однокомпонентных системах. Правила Трутона.

3.2. Фазовыеравновесия в двух- и многокомпонентных системах

Парциальные молярные величины. (Однородные функции первого порядка, теорема Эйлера.) Условия равновесия в многофазных многокомпонентных системах. Правило фаз Гиббса. Уравнение Гиббса-Дюгема. Функции смешения идеальных и неидеальных смесей: энтропия, энтальпия, потенциал Гиббса и объем смешен ия. Избыточные функции смешения. Критерий Редлиха - Кистера

3.3. Фазовые равновесия «жидкость - пар» и «жидкость - жидкость» в двух- и многокомпонентных системах.

Классификация растворов: совершенные (идеальные), предельно-разбавленные, регулярные, атермальные. Законы Рауля и Генри. Законы Коновалова. Основные типы диаграмм равновесия “жидкость - пар”. Химический потенциал компонента в растворе, различные типы используемых стандартных состояний. Предельно разбавленные растворы. Равновесие “пар - жидкость” в системе двух несмешивающихся жидкостей или жидкостей с ограниченной растворимостью. Расслоение регулярного раствора. Равновесия в растворах нелетучих веществ в летучих растворителях (бинарный раствор - чистый компонент).

3.4. Равновесия «жидкость - твердое тело» в двух- и многокомпонентных системах.

Основные типы диаграмм равновесия двухкомпонентных систем “жидкость - твердое тело”. Уравнение Шредера. Литостатическое давление, сила кристаллизации. Коллигативные свойства: эбуллиоскопия, криоскопия, осмос. Равновесия в системах с клатратами (на примере газовых гидратов). Некоторые представления о фазовых равновесиях в трехкомпонентных системах.

3.5. Осмос


3.1. Фазовые равновесия в однокомпонентных системах

Переход к элементу

Свернуть/Развернуть


3.2. Фазовые равновесия в двух- и многокомпонентных системах

Переход к разделу

123. (2/2-96). Какова термодинамическая вариантность системы, содержащей MgCO3, MgO и CO2 при условии, что:

а) химического взаимодействия компонентов не происходит (химическое равновесие "отключено");

б) химическое равновесие возможно без ограничений на состав системы;

в) как б), однако твердые фазы могут дополнительно подвергаться действию большого механического давления.

124. (1/2-04). Определить число степеней свободы (вариантность) системы: Aтв + раствор А жидкости В. Как изменится вариантность системы, если она находится в равновесии со своей газовой фазой? Как изменится вариантность системы, если в растворе вещество А частично распадается на ионы по реакции А → X+ + Y?

125. (4/Э-94). В закрытом лабораторном эксикаторе были оставлены два открытых стакана, один – с водным раствором HCl, другой – с водным раствором NaOH. Что произойдет, если в эксикаторе установится термодинамическое равновесие? Ответ обоснуйте. Как изменится ответ, если эксикатор предварительно вакуумирован?

126. (6/П-94,99). В герметично закрываемый сосуд поместили стакан А с 4 молями чистой воды, стакан В с 6 г сахарозы в 2 молях воды и стакан С с 12 г сахарозы в 3 молях воды. Определите состав равновесной системы при 310 К, допустив, что объем газовой фазы пренебрежимо мал. Изменится ли состав равновесной системы, если в сосуд вносится дополнительно 0,75 моля минерального адсорбента, не образующего водорастворимых соединений, но способного связывать воду в стехиометрическом соотношении 1 : 2?

127. (5/Э-96). В откачанном эксикаторе небольшого объема находится стакан с разбавленным водным раствором NaCl. Сколько термодинамических степеней свободы имеет такая система? Как изменится ответ, если в стакане будет разбавленный водный раствор глюкозы? Как изменятся ответы, если эксикаторы не были предварительно откачены?

128. (2/2-96). В термостатированный эксикатор при температуре 330 К помещают три стакана А, В, С объемом 75 мл, содержащие соответственно:

А: 1 г NaCl в 25 мл воды,

В: 0,5 г NaCl и 0,5 г AgCl в 25 мл воды,

С: 1 г NaCl в 50 мл воды.

Как будет выглядеть система при достижении равновесия? Сколькими степенями свободы обладает система? Объемом газовой фазы можно пренебречь.

129. (4/Э-00). Плотность 60 %-го (вес. %) водного раствора метилового спирта при 293 К равна 0,8946 г/см3. Парциальный мольный объем воды в этом растворе равен 16,8 см3/моль. Определить парциальный мольный объем спирта в данном растворе.

130. (2/2-05). В таблице приведена зависимость удельной теплоемкости водного раствора KCl в зависимости от концентрации при 18 oС. Оцените парциальные мольные теплоемкости компонентов раствора при m = 1,11.

Ср, Дж/(г*К) при концентрации KCl m, моль/кг Н2О

M

2,22

1,11

0,555

Cр

3,46

3,78

3,97

131. (5/2-03). Рассчитайте КПД адсорбционной установки выделения кислорода из воздуха, если ее производительность составляет 0,5 м3 О2 / час при Т = 25 °С и стандартном давлении, а потребляемая мощность 1,1 кВт. Содержание кислорода в воздухе 21 об.%. При решении задачи предположить, что кислород полностью отделяется от остальных газов.

132. (3/Э-95). Какую минимальную работу следует затратить на извлечение одного моля первого вещества из 10 молей идеальной смеси четырех веществ с молярными долями 0,1, 0,4, 0,3 и 0,2 соответственно.

133. (4/Э-96). Парциальные давления паров бензола и толуола над идеальным эквимолярным раствором составляют при 25  C 48 и 15 торр соответственно.

а) При каком составе раствора (в мол. долях) раствор будет кипеть при Т = 25 &176;С и р = 75 торр?

б) Какую минимальную работу необходимо затратить для разделения 1 моля паровой фазы над раствором "а" на исходные компоненты?

в) Возможно ли кипение раствора бензол-толуол при 25 °С и 100 торр; при 60 °С и 500 торр?

Известно, что при 25 °С для бензола и толуола соответственно ΔНпл = 9,9 и 6,64 кДж/моль, ΔНисп = 33,85 и 38,1 кДж/моль

134. (1/2-06). Этанол и метанол п1ри смешении образуют раствор, близкий к идеальному. При 20 °С давление пара над чистым этанолом равно 44,5 торр, а над чистым метанолом – 88,7 торр. Рассчитайте давление пара над 50 % (вес.) раствором, а также состав пара над этим раствором при 20 °С. Определите минимальную работу, необходимую для разделения одного моля паровой фазы на исходные компоненты?

135. (1/2-98). Стандартные теплоты и нормальные температуры кипения бензола и воды равны 33,90 и 44,02 кДж/моль и 80 и 100 °С соответственно. Определить равновесный состав пара (в мольных долях) над бинарной смесью указанных взаимно несмешивающихся веществ при 73 °С. Для приготовления смеси взяты 0,25 моля бензола и 0,45 моля воды.

136. (1/2-02). Смесь метилкарбинола и воды при атмосферном давлении кипит при 87 °С. Теплоты испарения чистых компонентов составляют Δ исп H H2O O MathType@MTEF@5@5@+=feaagaart1ev2aaatCvAUfeBSjuyZL2yd9gzLbvyNv2CaerbuLwBLnhiov2DGi1BTfMBaeXatLxBI9gBaerbd9wDYLwzYbItLDharqqtubsr4rNCHbGeaGqiVu0Je9sqqrpepC0xbbL8F4rqqrFfpeea0xe9Lq=Jc9vqaqpepm0xbba9pwe9Q8fs0=yqaqpepae9pg0FirpepeKkFr0xfr=xfr=xb9adbaqaaeGaciGaaiaabeqaamaabaabaaGcbaGaeuiLdq0aaSbaaSqaaiaadIdbcaWGbrGaam4peaqabaGcdaqfWaqabSqaaiaadIeamiaaikdaliaad+eaaeaacaWGpbaaneaacaWGibaaaaaa@3E56@ = 40,66 кДж/моль и Δ исп H C 2 H 5 OH O MathType@MTEF@5@5@+=feaagaart1ev2aaatCvAUfeBSjuyZL2yd9gzLbvyNv2CaerbuLwBLnhiov2DGi1BTfMBaeXatLxBI9gBaerbd9wDYLwzYbItLDharqqtubsr4rNCHbGeaGqiVu0Je9sqqrpepC0xbbL8F4rqqrFfpeea0xe9Lq=Jc9vqaqpepm0xbba9pwe9Q8fs0=yqaqpepae9pg0FirpepeKkFr0xfr=xfr=xb9adbaqaaeGaciGaaiaabeqaamaabaabaaGcbaGaeuiLdq0aaSbaaSqaaiaadIdbcaWGbrGaam4peaqabaGcdaqfWaqabSqaaiaadoeadaWgaaadbaGaaGOmaaqabaWccaWGibWaaSbaaWqaaiaaiwdaaeqaaSGaam4taiaadIeaaeaacaWGpbaakeaacaqGibaaaaaa@40FE@ = 42,3 кДж/моль. Температура кипения чистого метилкарбинола 78 °С. Найти состав жидкой смеси в мольных долях. Раствор считать идеальным. Чему равна вариантность системы в точке кипения?

137. (2/2-99). Равновесная система представлена газовой фазой и кристаллическими p-бензохиноном и антраценом, помещенными в насыщенный раствор этих веществ в гексане. Какова вариантность системы? Как изменится давление насыщенных паров p-бензохинона, если к исходной системе добавить кристаллическую бензойную кислоту: состояние насыщения по бензойной кислоте (случай I) не будет, или (случай II) будет достигнуто? Обоснуйте ответы.

138. (3/2-06). При температуре 298 К давления насыщенных паров над кристаллическими d-камфорой и нафталином равны 0,328 и 0,0857 торр соответственно. Приготовлен насыщенный раствор указанных веществ в метиловом спирте таким образом, что в нерастворенном осадке содержится 0,05 моля d-камфоры и 0,01 моля нафталина, а мольные доли этих веществ в насыщенном растворе равны 0,32 и 0,08. Определите отношение давлений насыщенных паров этих веществ над полученным раствором. Как изменится отношение давлений, если количество нерастворенной камфоры уменьшить до 0,01 моля. Какова вариантность равновесной системы, представленной газовой фазой и насыщенным раствором?

139. (4/2-99). Определите состав пара и жидкости смеси SnCl4-CCl4, образующих совершенный раствор, при давлении 1 бар и температуре 100 °С, при которой давление насыщенных паров чистых SnCl4 и CCl4 равны 497 и 1450 торр соответственно.

Температура кипения при Р = 1 бар для SnCl4 составляет 114° С, а для CCl4 – 77 °С.

Построить схематично диаграммы состояния в координатах Р-х; Т-х, указав точки, по которым диаграмма строилась.

140. (5/2-94). Газовые гидраты (например, метана) представляют собой твердые соединения, в которых гидратообразователь (например, метан) входит в “правильные” плоскости, образуемые молекулами воды. Полагая, что молекулы метана могут равновероятно войти в любую из этих плоскостей, которые до этого являлись пустыми, рассчитайте мольную энтропию гидратированного метана, связанную с гидратообразованием, в зависимости от степени заполнения, q , газового гидрата метаном. Для простоты считать, что предельный состав газового гидрата соответствует формуле CH4× 6H2O.

141. (1/3-94). Равновесное давление метана над жидким метаном составляет 25 атм при –110 °С и 11,8 атм при –120 °С. Оцените растворимость метана в идеальном растворителе при 25 °С и парциальном давлением 1 атм.

142. (2/2-01). При 40 °С растворимость воды в анилине и анилина в воде равны 5 вес. %. Оценить нормированные на чистый компонент коэффициенты активности компонентов в данных растворах. Каким будет давление пара воды над системой, содержащей 3 моля воды и 3 моля анилина, если давление пара над чистой водой при этой температуре равно 55,3 торр.

143. (4/Э-02). В препаративной практике органической химии нередко перед разделением смеси нерастворимых в воде органических веществ методом перегонки в смесь добавляют воду. Поясните результат и полезность этого приема, приведя соответствующие диаграммы.

144. (3/Э-07). Рассчитайте фазовую диаграмму “температура-состав” системы вода-бромбензол, компоненты которой не смешиваются в жидком состоянии, при общем давлении в системе 760 торр. Сколько грамм воды потребуется для перегонки 1 моля C6H5Br?

ln P0H2O (торр) = – 5013,5/Т + 20,074,

ln P0C6H5Br (торр) = – 4761,6/Т + 17,727,

Атомная масса Br = 79,9.

145. (5/2-99). Оценить растворимость шестифтористого урана (в граммах) при 30 °С в 1000 мл жидкого растворителя (r  = 1,2 г/см3, м.в. 156), если давление пара над твердым и жидким UF6 даются уравнениями:

lgPтв(торр) = 10,648 – 2559,5× Т–1,

lgPж(торр) = 7,54 – 1511,3× Т–1,

tпл(UF6) = 64 °C, атомная масса U 238.

146. (4/2-08). В индивидуальном состоянии жидкости А и В имеют одинаковые температуры кипения и энтальпии испарения, равные 123,0 oC и 16,62 кДж/моль соответственно. Жидкости не смешиваются при любом их соотношении. Приготовлена двухфазная смесь с использованием 1 моля жидкости А и 4 молей жидкости В. При какой температуре закипит смесь? Каким будет состав дистиллята?

147. (3/2-04). Для двухкомпонентного раствора мольная энергия Гиббса смешения имеет вид  D GM = RT [xAlna xA2 + xBlna xB2], где a = 650 Дж/моль. Мольная теплоемкость этого раствора описывается уравнением ср = 24,85 + 1,5xB (Дж/моль.К) и практически не зависит от температуры. Смешивают вещества А (4 моля) и В (6 молей), взятые при температуре 20 ° С. Определите температуру полученного раствора.

148. (2/2-98). Термодинамический потенциал для моля твердого раствора железо-кремний описывается выражением

G = xFem oFe + xSim oSi + RT(xFelnxFe + xSilnxSi) – 167000xFexSi.

Найти выражение для химических потенциалов отдельных компонентов.

149. (2/2-95). На океаническом дне вблизи вулканических зон вода представляет собой насыщенный раствор углекислого газа. Оценить, какой объем углекислого газа выделится из 1 л такой воды при ее подъеме с глубины 5 км, где она находилась при температуре 10 ° С. Считать, что раствор является идеальным, в то время как коэффициент летучести углекислого газа на указанной глубине равен 0,4. Коэффициент Генри для углекислого газа в морской воде принять равным 5.10–3 моль СО2/(1000 г Н2О× бар).

150. (6/2-02). Полагая, что существует равновесие между атмосферным кислородом и кислородом, растворенным в морской воде, оценить равновесную концентрацию кислорода в Марианской впадине (13 км), если давление О2 над поверхностью воды составляет 20 % от атмосферного. Температура воды во впадине 2 °С. Изменением температуры с глубиной и изменением мольного объема жидкого O2 при повышении давления пренебречь. Константа Генри для кислорода при указанной температуре Kг = 3,74.10–5 атм–1. Плотность жидкого кислорода принять равной 0,1 г/см3.

151. (4/Э-08) Коэффициенты активности g i компонент бинарного раствора описываются уравнениями типа

ln(g i)= bi /T, где b1 = 35 и b2 = 65.

Приготовлен эквимолярный раствор. Рассчитайте молярную энтропию и молярную энтальпию смешения. Определите температуру полученного раствора, приняв исходную температуру обеих компонент (до смешения) равной 20 ° С. Известно, что мольная теплоемкость сP бинарного эквимолярного раствора постоянна и равна 5R.

152. (4/2-07). Зависимость коэффициента активности вещества А от состава бинарного жидкого раствора, образованного веществами А и В, описывается уравнением

ln gA = axB2 + bxB3.

Определите значения констант Генри для веществ А и В в бинарной системе А-В, если известны давления насыщенных паров над чистыми компонентами.

153. (4/2-03).* Равновесное давление пара над сконденсированным газом В равно 38 бар при 22 °С. Зависимость коэффициента активности нелетучего растворителя А от состава бинарного жидкого раствора, образованного веществами А и В, при этой температуре описывается уравнением ln γ A =0,1 x B 2 0,8 x B 3 MathType@MTEF@5@5@+=feaagaart1ev2aaatCvAUfeBSjuyZL2yd9gzLbvyNv2CaerbuLwBLnhiov2DGi1BTfMBaeXatLxBI9gBaerbd9wDYLwzYbItLDharqqtubsr4rNCHbGeaGqiVu0Je9sqqrpepC0xbbL8F4rqqrFfpeea0xe9Lq=Jc9vqaqpepm0xbba9pwe9Q8fs0=yqaqpepae9pg0FirpepeKkFr0xfr=xfr=xb9adbaqaaeGaciGaaiaabeqaamaabaabaaGcbaGaciiBaiaac6gacqaHZoWzdaWgaaWcbaGaamyqaaqabaGccqGH9aqpcqGHsislcaaIWaGaaiilaiaaigdacaWG4bWaa0baaSqaaiaadkeaaeaacaaIYaaaaOGaeyOeI0IaaGimaiaacYcacaaI4aGaamiEamaaDaaaleaacaWGcbaabaGaaG4maaaaaaa@470A@ . Определите численное значение константы Генри. Определите состав раствора, находящегося в равновесии с газом В, если парциальное давление последнего равно 76 торр.
Решение

154. (4/2-06). Для расплава PbBr2 (компонент 1, tпл = 373 ° C) и ZnBr2 (компонент 2, tпл = 392 ° C) при 500 ° С зависимость коэффициента активности g 1 от состава имеет вид lng 1 = 0,40 x24. Предложите методику приготовления расплава, для которого g = g 2.

155. (6/2-04). Зависимость мольной энергии Гиббса смешения жидких веществ А и B от состава раствора имеет вид 
D GM= RT [a xAxB + xAlnxA + xBlnxB].
Равновесный пар над эквимолярным раствором этих веществ содержит 20 мольных процентов компонента А, при этом парциальное давление А равно 50 торр. Зная, что давление пара чистого компонента А равно 200 торр, определите константу Генри для компонента В.

156. (4/Э-97). Коэффициент активности бензола (g 1) в смеси с н-бутилсебацинатом можно рассчитать по уравнению:

ln γ 1 =a x 2 2 +c x 2 3 MathType@MTEF@5@5@+=feaagaart1ev2aaatCvAUfeBSjuyZL2yd9gzLbvyNv2CaerbuLwBLnhiov2DGi1BTfMBaeXatLxBI9gBaerbd9wDYLwzYbItLDharqqtubsr4rNCHbGeaGqiVu0Je9sqqrpepC0xbbL8F4rqqrFfpeea0xe9Lq=Jc9vqaqpepm0xbba9pwe9Q8fs0=yqaqpepae9pg0FirpepeKkFr0xfr=xfr=xb9adbaqaaeGaciGaaiaabeqaamaabaabaaGcbaGaciiBaiaac6gacqaHZoWzdaWgaaWcbaGaaGymaaqabaGccqGH9aqpcaWGHbGaamiEamaaDaaaleaacaaIYaaabaGaaGOmaaaakiabgUcaRiaadogacaWG4bWaa0baaSqaaiaaikdaaeaacaaIZaaaaaaa@436E@ ,

где а = –1,816; с = –0,950; х2 – мольная доля н-бутилсебацината. Рассчитать коэффициент активности н-бутилсебацината в смеси, в которой его мольная доля составляет 0,1.

157. (7/П-02). Система содержит 1 моль вещества А и 1 моль вещества B. Известно, что выражение коэффициента активности вещества А для раствора В в А имеет вид

ln(g A) = –2{xB + ln(1 – xB)}.

Найти равновесное состояние системы (состав сосуществующих фаз), если известно, что в системе газообразные и твердые фазы отсутствуют.

158. (2/2-08). Известно, что парциальный мольный объем K2SO4 в водном растворе при 25˚oC описывается уравнением

V 2 ¯ ( с м 3 мол ь 1 ) =32,28 + 18,216  m 1/2 MathType@MTEF@5@5@+=feaagaart1ev2aaatCvAUfeBSjuyZL2yd9gzLbvyNv2CaerbuLwBLnhiov2DGi1BTfMBaeXatLxBI9gBaerbd9wDYLwzYbItLDharqqtubsr4rNCHbGeaGqiVu0Je9sqqrpepC0xbbL8F4rqqrFfpeea0xe9Lq=Jc9vqaqpepm0xbba9pwe9Q8fs0=yqaqpepae9pg0FirpepeKkFr0xfr=xfr=xb9adbaqaaeGaciGaaiaabeqaamaabaabaaGcbaWaa0aaaeaacaWGwbWaaSbaaSqaaiaaikdaaeqaaaaakiaayIW7caaMc8UaaGPaVpaabmaabaGaamyqeiaadYdbdaahaaWcbeqaaiaaiodaaaGccaWG8qGaamOpeiaadUdbcaWGmrWaaWbaaSqabeaacqGHsislcaaIXaaaaaGccaGLOaGaayzkaaGaaeiiaiaaykW7cqGH9aqpcaqGZaGaaeOmaiaabYcacaqGYaGaaeioaiaabccacqGHRaWkcaqGGaGaaeymaiaabIdacaqGSaGaaeOmaiaabgdacaqG2aGaaeiiaiaad2gadaahaaWcbeqaaiaabgdacaqGVaGaaeOmaaaaaaa@5685@ ,

где m – моляльность исследуемого раствора. Мольный объем чистой воды при 25˚oC примите равным 18,079 см3. моль–1. Определите объем раствора, приготовленного из 1 моля сульфата калия и 1000 г воды.

159. (3/2-01). Для бинарного раствора зависимость давления насыщенного пара одного из компонентов от состава раствора описывается уравнением

P1 = P1x1 exp(bx23).

Найти работу, которую необходимо совершить для извлечения одного моля второго компонента из очень большого количества эквимолярного раствора при температуре 300 К и b = 0,1.

160. (1/2-99). Смешение 1 моля вещества А и 9 молей вещества В, проведенное при 298 К, сопровождалось выделением 1800 Дж тепла. Определите минимальную работу, необходимую для разделения одного моля гомогенного эквимолярного раствора указанных веществ, если известно, что разделение проводится при 320 К, а коэффициенты активности и мольные доли и ндивидуальных компонент связаны соотношением γ A x A γ B x B = e α x A x B MathType@MTEF@5@5@+=feaagaart1ev2aaatCvAUfeBSjuyZL2yd9gzLbvyNv2CaerbuLwBLnhiov2DGi1BTfMBaeXatLxBI9gBaerbd9wDYLwzYbItLDharqqtubsr4rNCHbGeaGqiVu0Je9sqqrpepC0xbbL8F4rqqrFfpeea0xe9Lq=Jc9vqaqpepm0xbba9pwe9Q8fs0=yqaqpepae9pg0FirpepeKkFr0xfr=xfr=xb9adbaqaaeGaciGaaiaabeqaamaabaabaaGcbaGaeq4SdC2aa0baaSqaaiaadgeaaeaacaWG4bWaaSbaaWqaaiaadgeaaeqaaaaakiabeo7aNnaaDaaaleaacaWGcbaabaGaamiEamaaBaaameaacaWGcbaabeaaaaGccqGH9aqpcaWGLbWaaWbaaSqabeaacqaHXoqycaWG4bWaaSbaaWqaaiaadgeaaeqaaSGaamiEamaaBaaameaacaWGcbaabeaaaaaaaa@46BF@ .

161. (3/2-05).* Найти работу разделения эквимолярной бинарной неидеальной смеси на чистые компоненты при 298 К и атмосферном давлении, если известно, что логарифм коэффициента активности γ1 для этой смеси зависит от состава согласно уравнению:

ln γ 1 = b 1 x 2 2 + c 1 x 2 3 MathType@MTEF@5@5@+=feaagaart1ev2aaatCvAUfeBSjuyZL2yd9gzLbvyNv2CaerbuLwBLnhiov2DGi1BTfMBaeXatLxBI9gBaerbd9wDYLwzYbItLDharqqtubsr4rNCHbGeaGqiVu0Je9sqqrpepC0xbbL8F4rqqrFfpeea0xe9Lq=Jc9vqaqpepm0xbba9pwe9Q8fs0=yqaqpepae9pg0FirpepeKkFr0xfr=xfr=xb9adbaqaaeGaciGaaiaabeqaamaabaabaaGcbaGaciiBaiaac6gacqaHZoWzdaWgaaWcbaGaaGymaaqabaGccqGH9aqpcaWGIbWaaSbaaSqaaiaaigdaaeqaaOGaamiEamaaDaaaleaacaaIYaaabaGaaGOmaaaakiabgUcaRiaadogadaWgaaWcbaGaaGymaaqabaGccaWG4bWaa0baaSqaaiaaikdaaeaacaaIZaaaaaaa@4551@ , где b 1 =0,5, c 1 =1. MathType@MTEF@5@5@+=feaagaart1ev2aaatCvAUfeBSjuyZL2yd9gzLbvyNv2CaerbuLwBLnhiov2DGi1BTfMBaeXatLxBI9gBaerbd9wDYLwzYbItLDharqqtubsr4rNCHbGeaGqiVu0Je9sqqrpepC0xbbL8F4rqqrFfpeea0xe9Lq=Jc9vqaqpepm0xbba9pwe9Q8fs0=yqaqpepae9pg0FirpepeKkFr0xfr=xfr=xb9adbaqaaeGaciGaaiaabeqaamaabaabaaGcbaGaamOyamaaBaaaleaacaaIXaaabeaakiabg2da9iaaicdacaGGSaGaaGynaiaacYcacaWGJbWaaSbaaSqaaiaaigdaaeqaaOGaeyypa0JaaGymaiaac6caaaa@3FF0@
Решение

162. (3/2-00). Зависимость давления насыщенного пара чистой жидкой меди (в бар) от температуры описывается уравнением

lg Po = –16050/T + 5,666.

Определить парциальную мольную теплоту растворения меди при 1823 К в растворе Fe-Cu (концентрация меди 89,5 мол. %, свойства раствора близки к регулярным), если давление насыщенного пара меди над этим раствором равно 6,74× 10–4 бар.

163. (4/Э-98). Экспериментально установлено, что парциальные давления паров углеводорода А (PА, бар) и углеводорода В (PВ, бар) над бинарным раствором этих компонент при температуре 310 К описываются уравнениями:

ln(PА) = –1,67 + ln(xА) + xВ2 (1 + 2xВ)

ln(PВ) = –2,04 + ln(xВ) + 2xА2 (1 – xВ)

где xА и xВ – мольные доли веществ А и В соответственно. Проверьте эти уравнения на взаимную согласованность.

164. (3/2-99). Азеотропическая точка типа “минимум” на фазовой диаграмме кипения двухкомпонентного раствора (раствор гомофазный) определена координатами t = 82,6 °С, x2 = 0,4. Для этой точки известны значения g  = 2,00 и ( g / x2) = 0,6. Определите парциальные давления компонент над кипящим азеотропом. Определите значения g и ( g / x1) в азеотропической точке. Известны давления насыщенных паров и теплоты кипения индивидуальных веществ при t = 82,6 °С: Pо01 = 760 торр, Pо02 = 380 торр, D Н1°  = 8,64 кДж/моль, D Н2°  = 10,12 кДж/моль.

165. (3/2-03). Сероуглерод и хлористый метилен при содержании CS2 35 вес. % образуют азеотропную смесь с температурой кипения 35,7 °С. Найти коэффициенты активности компонентов в жидкой фазе. Газовую фазу считать идеальной.

 

Температура кипения при давлении насыщенного пара, °С

400 мм. рт. ст.

760 мм. рт. ст.

CS2

28,0

46,2

CH2Cl2

22,8

40,0

166. (2/2-02). Реагенты А (“1”) и В (“2”) образуют регулярный раствор, в котором ln γ 1 =1,083 x 2 2 MathType@MTEF@5@5@+=feaagaart1ev2aaatCvAUfeBSjuyZL2yd9gzLbvyNv2CaerbuLwBLnhiov2DGi1BTfMBaeXatLxBI9gBaerbd9wDYLwzYbItLDharqqtubsr4rNCHbGeaGqiVu0Je9sqqrpepC0xbbL8F4rqqrFfpeea0xe9Lq=Jc9vqaqpepm0xbba9pwe9Q8fs0=yqaqpepae9pg0FirpepeKkFr0xfr=xfr=xb9adbaqaaeGaciGaaiaabeqaamaabaabaaGcbaGaciiBaiaac6gacqaHZoWzdaWgaaWcbaGaaGymaaqabaGccqGH9aqpcaaIXaGaaiilaiaaicdacaaI4aGaaG4maiaadIhadaqhaaWcbaGaaGOmaaqaaiaaikdaaaaaaa@41B5@ . Найти возможный состав раствора и коэффициенты активности компонентов, если известно, что при смешении поглотилось H ¯ M MathType@MTEF@5@5@+=feaagaart1ev2aaatCvAUfeBSjuyZL2yd9gzLbvyNv2CaerbuLwBLnhiov2DGi1BTfMBaeXatLxBI9gBaerbd9wDYLwzYbItLDharqqtubsr4rNCHbGeaGqiVu0Je9sqqrpepC0xbbL8F4rqqrFfpeea0xe9Lq=Jc9vqaqpepm0xbba9pwe9Q8fs0=yqaqpepae9pg0FirpepeKkFr0xfr=xfr=xb9adbaqaaeGaciGaaiaabeqaamaabaabaaGcbaWaa0aaaeaacaWGibaaamaaCaaaleqabaGaamytaaaaaaa@37CA@ = 430 Дж/моль тепла. Т = 298 K. Какое максимальное количество теплоты может поглотиться при смешении А и В?

167. (5/2-01). В водном растворе уксусная кислота существует в мономерной форме, а в неполярных жидкостях (как бензол) – в форме димеров. Показать, что для коэффициента К распределения кислоты между водой и бензолом справедливо выражение K= ( x C H 3 C O 2 Hв H 2 O 2 ) / ( x C H 3 C O 2 Hв С 2 H 6 ) MathType@MTEF@5@5@+=feaagaart1ev2aaatCvAUfeBSjuyZL2yd9gzLbvyNv2CaerbuLwBLnhiov2DGi1BTfMBaeXatLxBI9gBaerbd9wDYLwzYbItLDharqqtubsr4rNCHbGeaGqiVu0Je9sqqrpepC0xbbL8F4rqqrFfpeea0xe9Lq=Jc9vqaqpepm0xbba9pwe9Q8fs0=yqaqpepae9pg0FirpepeKkFr0xfr=xfr=xb9adbaqaaeGaciGaaiaabeqaamaabaabaaGcbaGaam4saiabg2da9maalyaabaGaaiikaiaadIhadaqhaaWcbaGaam4qaiaadIeadaWgaaadbaGaaG4maaqabaWccaWGdbGaam4tamaaBaaameaacaaIYaaabeaaliaadIeacaaMc8UaaGPaVlaadkdbcaaMc8UaaGPaVlaadIeadaWgaaadbaGaaGOmaaqabaWccaWGpbaabaGaaGOmaaaakiaacMcaaeaacaGGOaGaamiEamaaBaaaleaacaWGdbGaamisamaaBaaameaacaaIZaaabeaaliaadoeacaWGpbWaaSbaaWqaaiaaikdaaeqaaSGaamisaiaaykW7caaMc8UaamOmeiaaykW7caaMc8UaamyiemaaBaaameaacaaIYaaabeaaliaadIeadaWgaaadbaGaaGOnaaqabaaaleqaaOGaaiykaaaaaaa@5D42@ , где x – мольная доля уксусной кислоты в соответствующем растворителе. Сколько термодинамических степеней свободы имеет система, состоящая из растворов кислоты в бензоле и воде и газовой фазы над ними? Растворы считать близкими к идеальным.

168. (3/2-96). Кипение системы из двух взаимно нерастворимых жидкостей характеризуется эффективным значением энтальпии испарения Δ H ¯ эфф =R T 2 ln( p 1 + p 2 ) MathType@MTEF@5@5@+=feaagaart1ev2aaatCvAUfeBSjuyZL2yd9gzLbvyNv2CaerbuLwBLnhiov2DGi1BTfMBaeXatLxBI9gBaerbd9wDYLwzYbItLDharqqtubsr4rNCHbGeaGqiVu0Je9sqqrpepC0xbbL8F4rqqrFfpeea0xe9Lq=Jc9vqaqpepm0xbba9pwe9Q8fs0=yqaqpepae9pg0FirpepeKkFr0xfr=xfr=xb9adbaqaaeGaciGaaiaabeqaamaabaabaaGcbaGaeuiLdqKabmisayaaraWaaSbaaSqaaiaad2ebcaWGerGaamireaqabaGccqGH9aqpcaWGsbGaamivamaaCaaaleqabaGaaGOmaaaakiGacYgacaGGUbGaaiikaiaadchadaWgaaWcbaGaaGymaaqabaGccqGHRaWkcaWGWbWaaSbaaSqaaiaaikdaaeqaaOGaaiykaaaa@4673@ , которое для некоторой системы оказалось равным 20 кДж/моль. Определить энтальпию испарения второй компоненты, если для первой компоненты известно, что энтальпия её испарения и ее содержание в газовой фазе равны соответственно 15 кДж/моль и 80 %.

169. (4/2-96). Зависимость давления насыщенного пара некоторого углеводорода от температуры приведена в таблице

T, °C

–10

0

10

20

30

P, торр

40

85

200

500

1050

Его растворение в глицерине при 20 °С и давлении 50 торр приводит к получению раствора с мольной долей глицерина 0,95. Зависимость коэффициента активности глицерина от мольной доли углеводорода х описывается уравнением lng гл = ах2.
Определите значение коэффициента а.

170. (2/3-94). Парциальный мольный объем растворенного компонента в разбавленном растворе некоторого растворителя описывается уравнением V2 = a + bm + cm2, где m – мольная концентрация растворенного вещества, a, b, и с – константы. Найдите парциальный мольный объем растворителя V1 как функцию m. Считать, что молекулярная масса растворителя М1 г/моль, а его плотность – r 1 г/см3. Размерность мольных объемов – см3.

171. (3/2-95). Вычислить изменение молярной энтропии серебра Δ S ¯ Ag M MathType@MTEF@5@5@+=feaagaart1ev2aaatCvAUfeBSjuyZL2yd9gzLbvyNv2CaerbuLwBLnhiov2DGi1BTfMBaeXatLxBI9gBaerbd9wDYLwzYbItLDharqqtubsr4rNCHbGeaGqiVu0Je9sqqrpepC0xbbL8F4rqqrFfpeea0xe9Lq=Jc9vqaqpepm0xbba9pwe9Q8fs0=yqaqpepae9pg0FirpepeKkFr0xfr=xfr=xb9adbaqaaeGaciGaaiaabeqaamaabaabaaGcbaGaeuiLdq0aa0aaaeaacaWGtbaaamaaDaaaleaacaWGbbGaam4zaaqaaiaad2eaaaaaaa@3AED@ при его растворении в золоте, если зависимость давления пара серебра над полученным раствором описывается уравнением

lgP= 15250 T +11,118, MathType@MTEF@5@5@+=feaagaart1ev2aaatCvAUfeBSjuyZL2yd9gzLbvyNv2CaerbuLwBLnhiov2DGi1BTfMBaeXatLxBI9gBaerbd9wDYLwzYbItLDharqqtubsr4rNCHbGeaGqiVu0Je9sqqrpepC0xbbL8F4rqqrFfpeea0xe9Lq=Jc9vqaqpepm0xbba9pwe9Q8fs0=yqaqpepae9pg0FirpepeKkFr0xfr=xfr=xb9adbaqaaeGaciGaaiaabeqaamaabaabaaGcbaGaciiBaiaacEgacaWGqbGaeyypa0JaeyOeI0YaaSaaaeaacaaIXaGaaGynaiaaikdacaaI1aGaaGimaaqaaiaadsfaaaGaey4kaSIaaGymaiaaigdacaGGSaGaaGymaiaaigdacaaI4aGaaiilaaaa@451A@

в то время как зависимость давления насыщенного пара чистого серебра выражается уравнением:

lg P o = 16350 T +12,805. MathType@MTEF@5@5@+=feaagaart1ev2aaatCvAUfeBSjuyZL2yd9gzLbvyNv2CaerbuLwBLnhiov2DGi1BTfMBaeXatLxBI9gBaerbd9wDYLwzYbItLDharqqtubsr4rNCHbGeaGqiVu0Je9sqqrpepC0xbbL8F4rqqrFfpeea0xe9Lq=Jc9vqaqpepm0xbba9pwe9Q8fs0=yqaqpepae9pg0FirpepeKkFr0xfr=xfr=xb9adbaqaaeGaciGaaiaabeqaamaabaabaaGcbaGaciiBaiaacEgacaWGqbWaaWbaaSqabeaacaWGVbaaaOGaeyypa0JaeyOeI0YaaSaaaeaacaaIXaGaaGOnaiaaiodacaaI1aGaaGimaaqaaiaadsfaaaGaey4kaSIaaGymaiaaikdacaGGSaGaaGioaiaaicdacaaI1aGaaiOlaaaa@464D@


3.3. Фазовые равновесия “жидкость-пар” и “жидкость-жидкость” в двух- и многокомпонентных системах

Переход к элементу

Свернуть/Развернуть


3.4. Равновесия “жидкость – твердое тело” в двух- и многокомпонентных системах

Переход к элементу

Свернуть/Развернуть


3.5. Осмос

Переход к элементу

Свернуть/Развернуть



Copyright © catalysis.ru 2005-2020