Л. Лабовиц, Дж. Аренс - Задачи по физической химии с решениями (1134453), страница 40
Текст из файла (страница 40)
в) А(крист)+ 2 В =АВ,(г) 1 10Р г' 1 90 ЧЗ нао (,о,вог ~ Стй — Тт 0 У!11-3-7. в) Это среднее значение ЛН' в интервале 1400— !600' К, усреднение проводится относительно переменной (1/Т); таким образом, т=|600 т=|600 АН = ~ АН !(1/Т) ~ !(1/Т). т=| |со т ||00 Если использовать Т как переменную интегрирова- ния, то необходимо иметь средневзвешенное значе- ние; коэффицие|тг взвешивания будет (1/Тз)1 |600 !аи АНо ~ АН/Тз,(Т ~ [/Т/Тз Мое Моо |00 а) 5'=3 т' "'+ '1'оо'+'О"п |оо= 0 = '/з 2,50 10 | 100 — '/0 ° 2,40 10 '0 100" + +20,0+6,0 1,099=69,9 кал 'К ' моль '. б) А(крист)+ 2 В ~~ АВ,(г) Н вЂ” 10 0 — 41, ккал моль ~ Яме 15 2(69,9) 55 кал 'К ° моль ЛН~00= — 31 ккал моль '; АЗ~00= — 99,8 кал*'К ' моль !; Ь|"зов = А/Хзаз — 300ЬЯгвз = — 1060 кал. моль ', 1000 ~ь К = о,зоз 1,0зт зоо = 0'ТТ21 Кя = 5 92' пи = 1 — 2х; ёлв, = 1+ х = 1,10 моля; х = О,!О моля; пв = 0,80 моля; п,в = 1,90 моля.
олв, 1,10 ив ОДО Ст-От "т-Йо . Ттт-Оо + „=-Бт+ Т Свободная энергия и химическое равновесие Пусть 30 = о, тогда т —. Бт =и+ „" — 'с/Т=о+ Бт. т 0 Видоизмененная функция снободяон энергии будет иметь вид: Г 5- т / / = — от+ т — Нт по Ст оо = — о — Бт + Т = — о+ т Таким образом, функция свободной энергии уменьшается на величину о, если Я, увеличивается на эту же величину. Правило фав Глава 1Л' ПРАВИЛО ФАЗ воо РАЗДНЛ 1Х-1 тоо 1Х-1-1. (б) ! Х-1-2. См. рисунки. о ло оо то во оо чоо по 1,'С АВ В А ч1 В о %в б Мв= 18 0' МА = 113! г Число налей ЧЧ/ число молей А Оч-нео) ЦГ„ПЗ 910 1в 0 044 2,49; 1Х-1-3. — =28,7 вес.% В.
1 100 1+ 2,49 а) Построим график аависнмостн Рс,н,сч от е (кривая 1) и график зависимости Рн,о от ! (кривая 2) Исходя из этого графика (см, рисунок), для несколь- ких температур откладываем Рс,нчсч н Рн,о и строим зависимость (Рс,н,щ+ Рн,о) от ! (крнвая о). Кривая 8 описывает зависимость общего давления пара системы С,Н,С! — Н,О от температуры. Температурой кипения сйстемы СоН,С! — НоО будет температура, при которой Рс,н,сч+ Рн,о=760 мм рт. ст. Как видно нз графика (крнвая д), это условие выполняется прн 1= 91,2'С. еоо Е ~ ио н 400 лоо вгА АЧАрд А = С,Н,С! б) — = Вев Мвй'в В = НоО Температура кипения 92,1 С.
РА= 216 мм рт. ст.; Рв= 544 мм рт. стл Правила Фаа 310 глава еХ 1Х-1-4, См. рисунок. 70 ВО 50 ~00 в оз го зо ео зо ао с,о мая.у о А 45 1Х-1-8, а) б) в) 1Х-1-6. а) Время 5 1Х-1-8. См. рисунок. ао зо ааа заа „ яаа заа -ео еаа -га -за Р го Ез ео 5 о Р -5 -1О М5 -га -г5 -зо о С 60 кбар, Алмаз. — '" = 0 при 70 кбар и 4700'К. Вр ап и б) см.
рисунки. юа а Время а 6 Š— жидкость; .К вЂ” кристалл; у — твердый раствор. 1Х-1-7. а) и б) см. рисунки. ~0 го зо ао 50 ао го Во 50 юо Вее %5~5=иай) Глава 1Х Правило фаз 31З !Х-1-11. См. рисунок. Вяия 02 -70 няо 139 21 Я ° 2НзО. ее оняооон в) См. рисунок. 1., Отрезок Ьс 52 Ея Отрезок аЬ 2$ ' Ьвс ссяпривш вася веди 1Х-1-9. а) См. рисунок. во го ао во и ао то во во аа Мвя.%К б) 9 мол.% этиленгликоля и 91 мол.вув воды. в) 47,5 мол.% этиленгликоля и 52,5 мол.% воды. 1Х-Ий. а) 1. + Р. 50 б) Число молей Н,О= — =2,78.
Число молей 11= — =1,39. 50 В Ю к и 1Х-1-12, а) См. рисунок. б) Критическая точка растворения (точка, в которой ).в и 1.з имеют одинаковый состав): 52,8 вес. % СН,СООН; 39,6 вес. % С,Н, и 7,6 вес. % Н,О. в) Точка Ь лежит на иоде № 5. 1.,: 16,3 вес.% СН,СООН; 82,9 вес.
% С,Н, и 0,79 вес. % Н,О. 1,з. '61,4 вес. % СН,СООН; 6,1 вес, % СвНз и 32,5 вес. % НзО. Правила фаэ Глава ГХ 3!4 1Х-2-5. 1Х-2-6. эг) зэ) э~ 02) оэ) о~ ° а) См. рисунок. 1.,=100 22+0 — — 69,4 г; 1.2=- 100 ° —,= 30,6 г. 23 2З+ 52 гово „гоо Е аэ ю !Х-1-13. РАЗДЕЛ 1Х-2 1Х-2-1. 1Х-2-7, 1Х-2-2. 1Х-2-8. 1Х-2-3. Поэтому — ) О. 4Р ит !Х-2-4. г «т 1Х-2-9. )Рг хт-х, П) ааажаа пипа иаи Исходная диаграмма возможна, однако неправдо- подобна. б) Нет ошябок.
в) (В(тв)+ С(тв)) следует исправить на (В(тв) + + С(тв)+ 1.). Формула действительна для систем, находнщихся в равновесии, в которых могут изменяться концентрация фаз и два других свойства. При выводе данной формулы сделаны предположения, что одной из фаз является идеальный газ и что мольный объем одной из фаз незначителен по сравнению с мольным объемом другой фазы. Ни одно из этих предположений не справедливо для перехода алм аз — графит. ааР АН Впар — Вж т(кпар Рж) Рпар )лж Рпар Рж ' ~пар) ~ж н )пар) 1ж. Пусть В'т — общий вес всей системы. Тогда ))Хтхт ')Р!% + )атгхг Рат и 1+ аа 2> В',Хт + Ю'2Хт = )Р',Х, + Ф'2Х2; )р,хт — )р',х, = %'гхг — Чтгхт; Ю', (хт — х,) = )р'г (х, — хт); о ю го ао ло эо 00 то во 20 гоо $,'о 6) Увеличение давления при постоянной температуре благоприятствует форме с большей плотностью: ро ) р, р ) ра.
Нельзя рассматривать я и жидкость, так как неизвестен наклон линии равновесия между Сг и жидкостью. См. рисунок. т См. рисунок. Линия 1. — Ч должна иметь положительный наклон, и плотность газа должна быть меньше плотности жидкости, Т См. рисунок. Кривые равновесия: ЯЙ, а — пар; Ю, 6 — пар; 327, жидкость — пар; аай), а — 6; 5(), Р— Правило фаз 31т 316 Глава гХ 1Х-2-11. заэв г) онозоо=йВзао+ ) зоз оомм показано в пункте (а). 1Х-2-12. згаа ЛН н(В Т Сж) тзН„=Я(В„Т вЂ” С„). гвап гоап в гпап $ 1600 1гаа ааа оаа "зг "го -16 'а и а 16 1,С жидкость; (тХ, о — жидкость. Тройные точки: а — !1 — пар; В, й — жидкость — пар; (т, а — !1- жидкость, Критическая точка: %'. Знак наклона линий Я(т и В(т может быть получен из уравнения Клапейрона: др Нн — И, дт т (1тн — зтн! Поскольку повышение температуры благоприятствует формам с большей знтальпией образования, Н > > Н > Н„тогда как из плотностей !'„) У >)и,.
Таким образом, для равновесия а — й огР)г!Т > О, но для равновесия (! — жидкость огР!6(Т < 0; кривые (если их наклон не изменяет знака) будут пересекаться в тройной точке (т. 1Х-2-10. а) См. рисунок. б) Увеличению мольной энтальпин способствует увеличение температуры при постоянном давлении, следовательно, Й1 > Йн, Й1 > Нш, Нш ) Нп.
а) Л6 ) 0; ниже 300'К плавленне Х не является самопроизвольным. б) ЛСр — — Ср(ж) — Ср(тв) =25,0 — 20,0= =50 каз 'К ' моль ' зоо йНзоо = бНзоо + = 3000 — 5,0 10 = 2950 кал моль-'. анно Лйнноо 3000 — 0 о -1 в) ЬЯзоо= — =10 кал 'К моль 300 =10+5,0!п — =9,83 кал 'К ° моль 200 о -! -1 300 д) онСнззо=йНмо 2905Взоо= =2950 — 290 9,83=99 кал моль ' > О, как а) !и Р= А+ В1п Т+ —; С ЬН = ВТз — = ВТз 1 — — —,) = Я В Т вЂ” С); и1!ар /В С т дт (т тн) б) тЗНвн = Нж Ннв = Нвнр Ннв (Нвнр Нж) = дН„АН = П !(„— В ) Т вЂ” (ф— С )1 в) Ср (ж) Ср (тв) — дт дт й (Втв ж)' д(Пж — Пнв) д ЗПвн г) !пР =!пР„; А +В !пТ+ т А„+В„!пТ+ т З(9 Глава IХ Правило фае 3(8 1Х-2-13.
ре рв 1Х-2-16. 1Х-2-14. 1Х-2-17. 1Х-2-18. 1Х-2-19. (2) 1Х-2-15. а) 116'С. б) 36 вес.% В. с д(о ого ддо ала ав ця) ща ада ооо 0 Вельнея деля а Из графика: а) 475 мм рт. ст.; б) 62,5 мм рт. ст.; в) 17 вес.% Р. а) См. рисунок. Мельнпя деля лцежен епеженп б) йл= дел/хл. Возьмем величины для наиболее разбавленного раствора: /гл= 00 1140 мм рт. ст. 38 0,0333 рл (64 в)у= .= =171; Хлрл 0,420 ° 229 рл (64 в) Лучший дистиллят — 36 вес.
% В (эвтектика); луч- ший остаток — 100 вес. % В. Пусть во — вес дистил- лята, ва — вес остатка н вя+ во 100 г. Вес В в дистилляте + вес В в остатке = вес В в определяе- мой смеси, следовательно, 0,36во + 1,00ва = 70; 0,36 (100 — в а) + + 1,00ва = 70; 0,64ва= 31; во=48,4 г (чистое В). а) 74'С, б) 87 вес.
% В. в) 1) 62 вес. % В. 2) '/я(87+ 68) =77,5 вес. % В (среднее между исход- ным и конечным составами дистнллята). Пусть ва — вес остатка, во — вес дистиллята н ва+ во= =200. Вес В в остатке+ вес В в дистилляте =150 г, тогда 0,62ва+ 0,775(ее=150; 0,62 (200 — во) + 0,775во = 150; 0,155во = 26; во=!68 г. а) Остаток — 20 вес. % А. б) Весь дистиллят -" '/,(91+ 71)=81 вес. % А (сред- нее между исходным и конечным составами пара).
в) Пусть ва — вес остатка; во — вес днстиллята. В исходной смеси находилось 49 вес. % А. во+ ва =200; 0,20вя + 0,81во = 0,49 . 200 (общее количество А); 0,20 (200 — во) + О 8!во = 98; 0,6!во = 58; во = 95 г. а) 82'С. б) 90 вес. % В (87'С). в) '/я(60+70)=65 вес.% В (среднее между исход- ным и конечным составами дистиллята). г) 82'С; 60 вес, % В (эвтектика). ПУсть Гв(„) [илн /в(„„)~ — весоваЯ долЯ В в жидкой (или газообразной) фазе соответственно.
Общий вес В равен В /в(ж))(2 )+/В(пер) ~2 )' где в — общий вес В в смеси и '/яв — вес каждой фазы. йаа Глава /т 1)равилю 4)ав 321 и,о 1Х»2-20. !Х-2-21. См. рисунок иоо (а()О 1Х-2-23. ваа воо 700 и БОО „-ва и .40 Баа 400 20 -ва а )а 20 за 40 Ба БО мвлт нвза» 11 Зли. )за) Но н)в/(а=0,40. Тогда ('в (ж) + Гв ( р) = 2ю в)((а = 0,80. Из графика видно, что это условие удовлетворяется при 77'С, когда ~в(ж) й'21 ГВ(аар) 0,59. См. рисунок.
о го 2о 20 «а БО Бо )а во ао (ао Ая вж.%аь ОЬ 1Х-2-22. а) См. рисунок. ~-'лаао ыии„за„ (ни,),за, б) Пунктирная линия соответствует прибавлению (14Н4)2804 к 112804 Н20. Сначала образу(отея жидкий раствор и 1л)чН(ЬО(. [(МН4)230( „навлекает ' 1л,804 из гидрата, образуя двойную соль, а освободившаяся вода растворяет обе соли с образованием раствора.) В точке А весь гидрат израсходован и существует только двойная соль и раствор.
Эти условия сохраняются до точки Б, в которой будет существовать раствор, насыщенный обеими солями 11)4Н(804 и (((Н(),804. Прибавляемый с этого момента ()4Н()2804 остается нерастворимым. а) См. рисунок. ю З25 Правило 47ав 322 Глава ГХ яоо воо воа Р таа баа ЕОО зао 1Х-2-24. яоа 7000 ЕОО в ие рисмеерв еоо 77 „- юо 1Х-2-26. Ви исаи мо воо 750 500 Еоа ио ие АВ,+В ги 7 7/з гlз А7В Авс ХВ и Время Ва Время а Н* б) Из диаграммы видно, что система при — 30'С (пунктирная линия) проходит через следующие стадии: лед+ раствор; только раствор; Н7804. 4Н,О+ раствор; только твердый Н750„° 4Н70; Н730„4Н,О+ раствор; только раствор; Н780е Н,О+ раствор; только твердый Н780е Н70; Н7304 Н,О+ раствор; только раствор; твердая Н,,ЯОе + раствор.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
