Л. Лабовиц, Дж. Аренс - Задачи по физической химии с решениями (1134453), страница 9
Текст из файла (страница 9)
Найдите активность спирта в растворе А, приняв за стандартное состояние чистый спирт. Укажите возможные приближения. Состав некоторого жидкого раствора характеризуется данными весовыми долями ул и ув компонентов А и В. Молекулярный вес компонентов Мл и Мв. Найдите а) соотношение между р' — стандартным химическим потенциалом А, выраженным в весовых долях по отношению к чистому А как стандартному состоянию, и )е* — мольной свободной энергией чистого А; б) отношение между активностью Ь„компонента А, выраженной в весовых долях, и активностью ах компонента А, выраженной в мольиых долях (в обоих случаях за стандартное состояние примите чистое вещество); в) соотношение между коэффициентами активности прн двух способах их выражения; г) коэффициент активности компонента А в весовых долях, если ув=ув=0,50 и при условии, что раствор идеальный, Ответы могут содержать любые величины: Ул, Ув, Мл и Мв.
Пусть у~ и уе — весовые доли растворителя и растворенного вещества соответственно; а, Ь, и Ьз — активности, определяемые как !!п1 Ь1/уе = 1. Аналогично вт-т ! пусть х, и хт — мольные доли, а а~ и а,— активности, определяемые так, что !пп ае/х, = !. Определите отл, т! ношение Ье?ат через количественные характеристики растворителя и растворенного вещества. Докажите, что такой же результат можно получить из определения активности через химические потсш1иалы. Выведите уравнение —,= — (! + — 1, связыут Ре вт«34« р (, 1ооо 7" вающсе коэффициент активности у„выраженный через молнрность (концентрацию), с коэффициентом активности у', выраженным через моляльность. В уравнение входят плотность раствора р, плотность чистого растворителя ро, моляльность и, и молекулярный вес.
Коэффициент активности уь выраженный в мольпых долях растворенного вещества, в некотором разбавлхе ленном растворе равен у,=е е, где А — константа при данной температуре. Выведите выражение дли коэффициента активности растворителя у~ через А и Хх (в мол ьных дОлЯх) Водолаз имеет 5 л крови и дышит смесью из 20 мол.е1е Ое и 80 мол.$ Не.
Вычислите общий объем газа, который будет выделяться из крови водолаза, при его внезапном подъеме с глубины 30 м, где вода имеет температуру 25' С, на поверхность, где атмосферное Глава РН Растворы лн, 3 кал ьигль Число малеВ иа ! кг Н,О, лг тг!1-2-12.
50 0,436 40 0,530 й 'С а атм-г 30 0,665 Какое количество тепла будет поглощено прн этой температуре при прибавлении 126 г НВО и !00 г раствора с 10,0 вес. В МаС!? Используя данные таблицы, приведенной ниже (соединение 1 — НВО, соединение 2 — Н,804), определите а) общее количество выделяющегося тепла прн прибавлении 4 молей НВО к раствору 6 молей НВО и 1 моля НВЯО»! б) общее количество тепла, выделяющегося при смешении 3 молей НВО с 6 молями НВ504. 7 П-2-13. У П-2-16. 15500 102 кал/анаь л Интегральные н днфференцнальные теплоты раетвореннв 1 полн И«$04 в воде прн 25' С с с с» ! лнь кал моль лнь кал моль '4«ело молей н,о, л, лн, «ал '!1! 1-2-14.
Н!-2-17. При исследовании растворимости диметилглиоксима никеля в воде при нескольких температурах получены следующие результаты (39!! ;47 П-2-15. 3 Зама давление составляет 1 атм и температура 25'С. Плотность воды ! г см а. Примите, что коэффициенты абсорбцин Бунзена для Не и Ой в плазме крови будут теми же, что и в воде: 0,00861 для Не и 0,0283! атм ' для Ой. Коэффициенты абсорбции Бунзена с» для СОВ прн различной температуре приведены ниже; Оцените подходящим графическим методом величину а для СОВ прн 100'С. Используя полученный результат, рассчитайте число молей СОВ, остающихся в 1,00 л дистиллированной воды, сначала насыщенной воздухом (0,03 06.% СО,) прн комнатных условиях, но впоследствии прокипяченной при !00' С для удаления СОВ. На графике представлена интегральная теплота растворения НВ504 в воде при 18'С.
Определите дифференциальную теплоту растворения кислоты ЛНВ для раствора, содержащего 1 моль НВ804 в 10 молях НВО. 0 1аыалва И41 При 25'С интегральная теплота растворения некоторой кислоты в воде выражается формулой ЬН = 2,00п!з+ 3,00п',1*+ 4,00а*,' (кал), где и! — число молей НВО на 1 моль кислоты. Оце ° нуте ГНр (т. е. (дДН/дпй) р, т, „„) раствора, содержащего 10 мол.о 1гислбты.
Ниже приведены данные по интегральным теплотам растворения ХаС! в воде при 2' С [381, 0 0,50 1 2 3 4 6 10 0,0624 0,2001 0,4003 0,7504 1,0058 1,9457 3,1064 4,0012 4,9966 6,0004 0 -3810 — 6820 -9960 — 11890 — 13120 -14740 — 16240 -6750 -6740 — 4730 -2320 -1480 -1040 — 570 -233 1846 1780 1650 1531 Ы39 !187 946 767 619 454 0 — 438 — 2)90 -5320 — 7450 — 8960 — 11320 -1391 0 67 Растворы Глава ГВ Растворимость !О моль л с, с 0,105 ~ 9 с!а О 139л4?а 0 184 Л 2 с(а 0,240 ь 2 с4 0'307.» 2 т?а 25,0 30,0 35,0 40,0 45,0 т! 1 1-3-2.
'т! 1 1-3-3. РАЗДЕЛ 4111-3 т! ) )-34. -Зв а) Оце>ште знтальпию растворения диметилглиоксима никеля в воде АН' (ккал моль '). б) Что обозначает индекс «с» в АНс? Если вы проводите опыт по определению энтальпия растворения металлического нептуния в 1 М НС1, то какая поправка должна быть сделана на 1 моль Ыр (тв) для теплоты, включающей теплоту испарения воды, которая будет смешана в виде водяного пара с выделяющимся На [40)? Давление пара чистой воды при 25'С 23,?56 мм рт.
стл энтальпия парообразования чистой воды при 25'С 582,2 кал г'. Реакция имеет вид: )т)р (тв) + ЗН' — » 1Чр (111) + а/тНа Н" + Р(Р(11!)+'74Оа — )4Р(Т) )+ ~!аНаО Температура и давление постоянны и равны 25'С н 1 атм соответственно. Пусть А и  — жидкости. При температуре Т давление их паров равно Рл н Рв соответственно, а мольная теплота испарения — ЬН„и АНв соответственно. Пар — идеальный газ. При смешении А и В получим идеальный раствор. Пусть Рл и Рв — парциальное давление паров А и В соответственно над раствором, содержащим пл молей А и лв молей В.
а) Выразите Р„и Рв через лл, пв, Ра н Рв. б) Следующие процессы выполняются обратимо при постоянной температуре Т. Для каждой стадии и нсего процесса найдите Аст и АН системы, содержащей пл молей А и пн молей В (это не тепловой эффект образования идеального раствора): 1) чистые жидкости испаряются отдельно; 2) пары расширяются отдельно до давления Рл и Рв) 3) пары смешиваются так, что нх парциальные давления в смеси будут Рл н Рв соответственно; 4) пар конденсируется в жидкий раствор. в) Выразите АЯ смешения двух жидкостей через лл и пв. г) Если пары будут не идеальнымн, но жидкости образуют идеальный раствор, то как это повлияет на предыдущий ответ? Объясните.
Кажущийся удельный объем (мл г') компонента 2 в растворе определяется как 'т' — тв!о! 'т 2 тот где )т — объем раствора, о',— удельный объем чистого компонента 1 н гвь ша — вес (г) компонентов 1 и 2 соответственно. Примем, что гв, равно 1 г, так что ша будет отношением веса компонента 2 к весу компонента 1.
а) Выведите уравнение для д)1а!дшт через плотности раствора р и чистого компонента 1 рп ш и др?дша. 6) Используйте полученное уравнение для оценки парциального удельного объема глицерина ра в 50о!о-ном (по весу) водном растворе, имеющем следующие плотности: Гликерии, вес. ъ 0 49 50 Плотиость раствора, 0,9982 1,1236 1,1263 г ° мл-' а) Раствор содержит л! молей компонента 1 и па мо- лей компонента 2.
Их молекулярные веса М, и Мт со- ответственно. Выразите парциальный мольный объем компонента 2 )та через ль ла, плотность раствора р, производную(ые) р по лт прн постоянном и, и моле- кулярные веса. б) Пусть Х! и Ха — мольпые доли 1 и 2 в растворе. Покажите, что 1лт= — — (М,Х!+ МаХт) — [ О,г р в) Плотность (г мл-') водно-метанольного (СН,ОН) раствора при 25' С дана уравнением: р = 0,9971 — 0,28930Хт + 0,29907Ха — 0,60876Хта + + 0,59438Ха — 0,2058)Ха, где Ха — мольная доля метанола [41). Определите )»а в водно-метанольном растворе при 25' С и Ха = = 0,100. Давление паров хлороформа СНС!а и ацетона (СНа)аСО над раствором этих компонентов пря 35,!T С следующее: 1 глава Утт 68 419 Раагворы Ч П-3-6.
Мольяяя доля. хснс!, рснс!„ мм аа ся в!сна,со. яя. 344,5 323,2 299',3 275,4 230,3 135,0 зт,5 !з,'о о' о О,ОЗЗЗ 0,1232 О',!553 0,2970 0,5143 0,7997 0,9!75 1',0000 о 9,2 го,4 31,9 55,4 ! !7',З 224,4 гот, ! 293,1 Ч П-3-7. УП-3-8. У П-3-5. Ч П-3-9, а) Найдите коэффициенты активностей у для обоих компонентов в мольных долях, отнесенных к чистому веществу как стандартному состоянию, в растворе, содержащем 51,43 мол.а/а СНО,. 6) Определите постоянную й закона Генри (Р = йх) для каждого из компонентов настолько приближенно, насколько это возможно сделать, не прибегая к тщательному анализу данных.
в) Найдите коэффициент активности хлороформа уснс!, в мольных долях, отнесенных к бесконечно разбавленному раствору СНС12 в (СН2)2СО, в растворе, содержащем 51,43 мол,а/2 СНС12 (уснс!, - 1 при Хснс!, -м0) г) Вычислите отношение у'/ч для каждого кампо. пента. Зависит ли оно от мольной доли? д) Найдите Л6 для процесса смешения 0,5143 моля СНС!2 с 0,4857 молями (СН2)2СО при 35,17'С. Неидеальный раствор содержит л„молей А и лв молей В. Полная свободная энергия этого раствора приближенно дается уравнением: 6 = лд)дд + лвмв + йТ (л„!п Хд + ив1п Хв) + —, "д+ "в где Хд, Хв — мольные доли„а С вЂ” постоянная, харак- теризующая пару А — В. а) Выведите выражение для химического потенциала вещества А в этом растворе (!дд или бд) через вели- чины, входящие в правую часть приведенного выше уравнения, используя следующие формулы: б) Выведите простое выражение для коэффициента активности у компонента А.
При каких условиях "2'д = 1? В некотором растворе коэффициент активности растворенного вещества уа равен 1п у2 = — Ьи*1, где т — моляльность растворенного вещества, а й — постоянная. а) Выразите 1пу! через й, л2 и молекулярный вес растворителя. 6) Установите степень п в выражении Иш т.+о т" которое не равно нул!о илн бесконечности. Используйте следующие формулы: — !/х =х — а1п (а+ х) + сапа!, а+ х 1п (1 + х) = х — '/2 х2 + '/в хя — ... Коэффициент активности 2п (2) в разбавленном растворе Нд (1) при 25'С приближенно дается формулой у2 = 1 — 3,92 Х2. а) Найдите общее выражение для коэффициента активности Нд у, через Х2 в таком растворе при 25'С. 6) Покажите, что 1 — у! стано- 2 вится приблизительно пропорциональна Х2 при очень ! — 71 малом Хь т. е.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
