Термодинамика растворов

Расчет термодинамических функций в двухкомпонентных системах

1. Экстенсивные и интенсивные свойства системы. В чем состоит различие этих свойств?

2. Напишите выражение парциальной молярной величины (свойства) для i–того компонента, если общее интегральное свойство системы L.

3. Способы выражения состава раствора. Дайте математическое выражение молярной (), моляльной (), массовой (процентной) концентрации () и мольной доли () компонента раствора.

4. Что называется молем раствора?

5. Первое уравнение Гиббса–Дюгема. Связь интегрального свойства раствора с парциальными молярными свойствами компонентов .

6. Приведите выражение, связывающее термодинамическую функцию смешения (изменение интегрального свойства ) при образовании системы (раствора) из чистых компонентов с парциальными молярными функциями смешения компонентов (относительными парциальными молярными энтальпиями ) для двухкомпонентной системы.

7. Рассчитайте функции смешения для системы вода – метанол (табл. 6) в предположении образования 1 моль идеального раствора указанной в задании концентрации.

8. Постройте график , где мольная доля метанола.

9. Определите по графику парциальные молярные энтальпии смешения воды () и метанола () для концентрации .

10. Определите по графику парциальные молярные энтальпии смешения воды () и метанола () для концентрации, указанной в задании.

11. По данным о давлении насыщенного пара чистых веществ и парциальных давлений компонентов при Т = 298 К (система , табл. 6) определите рациональные активности () и коэффициенты активности () обоих компонентов при указанной концентрации раствора.

12. Определите изменение химического потенциала каждого компонента и энергию Гиббса смешения при образовании 1 моля раствора заданной концентрации.

13. Постройте график зависимости парциального давления воды, метанола и общего давления в системе от мольной доли второго компонента. Нанесите на график аналогичные зависимости по закону Рауля. Укажите тип отклонений от закона Рауля.

НЕ нашли? Не то? Что вы ищете?

Если Вы затрудняетесь выполнить это задание, то обратитесь к литературе [9], с. 172-190, примеры 4, 7, 9, 12, 13 (задачи с решениями).

Таблица 6

Система вода – метанол

№

варианта

0

-

0

23,7

1

0,05

-334,7

9,0

23,0

2

0,10

-581,6

18,0

22,0

3

0,15

-728,0

26,0

21,5

4

0,20

-815,9

34,0

20,5

5

0,25

-857,7

42,5

19,5

6

0,30

-870,3

48,0

18,5

7

0,35

-862,5

55,0

17,5

8

0,40

-849.4

61,0

15,5

9

0,45

-824,2

66,5

14,5

10

0,50

-790,8

73,5

13,5

11

0,55

-753,1

76,5

12,5

12

0,60

-711,3

81,0

11,0

13

0,65

-661,1

85,5

10,0

14

0,70

-598,3

91,5

9,0

15

0,75

-531,4

96,5

8,0

16

0,80

-447,7

102,5

6,5

17

0,85

-351,5

108,0

4,5

18

0,90

-251,0

114,0

4,0

19, 20

0,95

-150,6

120,0

3,5

1

126,6

0

ЗАДАНИЕ 6

Равновесие “жидкость–пар” в двухкомпонентных системах

неограниченно смешивающихся жидкостей

1. Сформулируйте 1-й и 2-й законы Коновалова.

2. По данным о составах равновесных жидкой ²² и паровой ²² фаз для бинарной системы А – В при различных температурах и давлении (табл. 8) постройте диаграмму кипения (диаграмму ).

3. Дайте схематическое изображение диаграммы . Постройте диаграмму «состав пара – состав жидкости» (–) по компоненту В.

4. На диаграмме обозначьте области существования системы А – В в различных состояниях: парообразном (П), жидком (Ж) и гетерогенном (Г). Укажите системы сосуществования фаз одинакового состава.

5. Определите температуру начала и конца кипения системы, состав которой равен d мол. % В (табл. 9).

6. Каков состав 1-го пузырька пара и последней капли жидкого раствора перед его исчезновением для системы состава d мол. % В?

7. Определите в мол. % составы равновесных жидкой () и паровой фаз (), если систему состава d мол. % В нагреть до (табл. 8).

8. Найдите среднюю молярную массу раствора состава d мол. % В.

9. Определите количество молей смеси и каждого компонента в отдельности, содержащихся в 1 кг системы состава d мол. % В.

10. Найдите количество образующейся паровой фазы (кг) и массу вещества А (кг) в этой фазе, если раствор состава d мол. % В нагреть до .

11. На какие составные части (какие фазы и какого состава) можно разделить при ректификации систему состава d мол. % В?

12. Определите число молей вещества А (или В), перешедшего в азеотропную смесь при ректификации 1 кг системы состава d мол. % В.

13. Сколько молей чистого компонента можно выделить при ректификации 1 кг системы состава d мол. % В?

14. Какое количество (в кг) и какого компонента следует добавить к 1кг раствора d мол. % В, чтобы получить систему азеотропного состава?

15. Определите вариантность (число степеней свободы) системы в азеотропной точке и точке, отвечающей температуре кипения вещества А.

Если Вы затрудняетесь выполнить это задание, то обратитесь к литературе [1], с. 207 – 224, №№ 1,3,5,7,8,9 (задачи с решениями).

Таблица 8

№ варианта,

система

Состав,

мол. % В

№ варианта,

система

Состав,

мол. % В

1

2

3

4

5

6

7

8

1, 11

А – С6Н6

В– С2Н5ОН

0,0

0,0

352,8

2, 12

А – H2O

В – HNO3

0,0

0,0

373,0

4,0

15.1

348,8

8,4

0,6

379,5

15,9

35,3

342,5

12,3

1,8

385,0

29,8

40,5

341,2

22,1

6,6

391,5

42,1

43,6

340,8

30,8

16,6

394,6

53,7

46,6

340,8

38,3

38,3

394,9

62,9

50,5

341,4

40,2

60,2

394,0

71,8

54,9

342,0

46,6

75,9

391,0

79,8

60,6

343,3

53,0

89,1

385,0

87,2

67,0

344,8

61,5

92,1

372,0

93,9

79,5

347,4

100,0

100,0

357,0

100,0

100,0

351,1

3, 13

A – CS2

B –(CH3)2CO

100,0

100,0

329,2

4, 14

A –C4H9OН

B –H2O

0,0

0,0

390,5

95,2

81,5

324,4

4,7

29,9

383,6

86,6

64,9

319,6

7,0

35,2

381,8

81,4

55,7

317,0

25,7

62,9

370,9

70,9

47,2

314,4

27,2

64,1

370,2

62,0

42,6

313,3

30,5

66,2

369,3

55,2

40,2

312,8

50,6

74,0

366,4

46,4

37,3

312,3

57,7

75,0

365,8

34,7

33,9

312,1

97,5

75,2

365,7

21,1

29,5

312,3

98,8

80,8

366,7

12,1

24,0

313,5

99,4

88,4

369,8

0,0

0,0

319,3

100,0

100,0

373,0

Продолжение табл. 8

1

2

3

4

5

6

7

8

5, 15

A – CCl4

B – CH3OH

0,0

0,0

349,7

6, 16

A – C3H7OH

B – H2O

100,0

100,0

373,0

0,4

12,0

345,4

99,0

89,0

368,0

1,7

26,4

339,9

98,0

78,4

365,0

3,0

38,3

335,0

96,0

68,0

363,5

5,1

44,5

332,4

94,0

64,9

362,3

12,4

50,0

330,0

80,0

60,8

361,1

24,8

52,2

329,3

70,0

59,6

360,9

40,1

53,7

328,8

60,0

57,6

360,8

55,0

55,2

328,7

50,0

54,8

360,9

72,5

59,1

329,0

40,0

50,8

361,3

81,3

63,0

329,8

30,0

44,9

362,0

88,3

69,6

331,2

20,0

35,9

363,5

91,8

75,3

332,5

15,0

29,6

364,5

94,8

82,3

333,9

10,0

22,2

365,8

100,0

100,0

337,7

0,0

0,0

370,3

7, 17

A – CH3COOH

B – HNO3

0,0

0,0

391,1

8, 18

A – C4H9OH

B – C6H5CH3

0,0

0,0

381,0

10,0

3,0

395,1

6,6

13,0

378,2

20,0

8,0

399,5

11,4

21,8

376,6

33,3

34,0

401,6

15,0

26,7

375,8

40,0

58,0

400,3

21,1

33,8

374,9

44,0

72,0

396,5

44,1

48,1

373,8

50,0

82,0

393,3

55,5

53,6

373,5

55,0

94,2

386,3

58,8

54,4

373,6

60,0

96,0

378,0

62,8

59,8

374,9

70,0

98,0

372,1

80,2

67,4

375,5

80,5

99,0

366,0

87,0

73,6

376,8

100,0

100,0

357,0

100,0

100,0

383,4

Окончание табл. 8

1

2

3

4

5

6

7

8

9, 19

A – C6H6

B – СH3OH

0,0

0,0

351,6

10, 20

A – C2H5OH

B – CCl4

0,0

0,0

350,9

2,4

17,5

341,2

3,2

16,5

347,8

3,6

30,1

336,9

7,0

26,5

345,4

4,7

43,5

333,3

11,4

35,4

343,3

5,9

51,1

330,7

16,6

43,5

341,4

9,2

54,6

329,8

23,0

49,8

339,6

24,8

59,9

329,5

31,0

53,6

338,3

78,5

66,5

329,9

41,1

56,9

337,4

84,7

71,3

330,2

55,7

59,7

336,9

90,2

77,1

330,9

63,3

63,3

336,6

98,3

93,6

334,9

72,9

66,9

337,3

100,0

100,0

337,5

89,0

84,0

343,0

100,0

100,0

348,9

Таблица 9

№

варианта

d, мол % В

, K

№

варианта

d, мол % В

, K

1

20,0

345

11

75,0

344

2

10,0

367

12

70,0

380

3

15,0

317

13

75,0

318

4

40,0

375

14

20,0

385

5

20,0

335

15

80,0

332

6

20,0

365

16

90,0

365

7

65,0

390

17

85,0

380

8

25,0

373

18

80,0

377

9

15,0

340

19

90,0

332

10

20,0

344

20

30,0

340

Литература

1. Краткий справочник физико-химических величин /под ред. - деля и . – СПб. : Химия, 2002. – 240 с.

2. , Сборник примеров и задач по физи-ческой химии. – М. : Высшая школа, 1991. – 527 с.

3. Сборник вопросов и задач по физической химии для самоконтроля /под ред. . – М. : Высшая школа, 1979. – 119 с.

4. Практикум по физической химии /под ред. . – М. : Высшая школа,1986. – 495 с.

5. , Физическая химия. – М. : Высшая школа, 2006. – 528 с.

6. , Физическая химия. – М. : Химия, 2012. – 840 с.

8. Физическая химия /под ред. . Т. 1. – М. : Высшая школа, 1995. – 512 с.

9. Химическая термодинамика. – М. : МХТИ им. , 2001. – 157с.

10. , Равновесие в системах пар-жидкость и жидкость–жидкость. – М. : МХТИ им. , 1984. – 52с.

11. , , Физическая химия в фор-мате основных понятий, определений и уравнений. – М. : РХТУ им. , 2007. – 112 с.

Из за большого объема этот материал размещен на нескольких страницах:
1 2 3 4 5 6