В.В. Еремин, И.А. Успенская, С.И. Каргов, Н.Е. Кузьменко, В.В. Лунин. Основы физической химии (1134485), страница 18
Текст из файла (страница 18)
В разбавленных растворахπ=Для идеальных растворовдля неидеальныхRTn 2V1=RT g 2RTc,=V1 M 2 M 2π/с = constπ/(RTс) = A1 + A2c +.... (A1 = 1/M2).Г л а в а 2. Приложения химической термодинамики102π⋅ 10 5RTc1 .8д е н а т . С АБc, г⋅см–31 .70.0020.0030.0040.0061 .61 .5π/RTc⋅105нативн.денат.САБСАБ1.4511.4581.4611.4711.5641.6321.7001.851н а тивный САБ1 .40 .0 0 00.0 0 20 .0 0 40.006c, г см –3Для нативного САБ:π/RTc = 1.4421⋅10–5 + 4.829⋅10–5 с,т.е. 1 / M2 = 1.4421⋅10–5,M2 = 69341 ≈ 69000 г⋅моль–1.Для денатурированного САБ:π/RTc = 1.4173⋅10–5 + 7.186⋅10–4с,т.е. 1 / M2 = 1.4173⋅10–5,M2 = 70557 ≈ 71000 г⋅моль–1.Пример 6-8. Проба нелетучей жирной кислоты общей формулыCnH2n–3COOH массой 1.263 г растворена в 500 г CCl4. Температура кипения раствора составила 76.804 °С. Определите, какая кислота былаисследована, если Tкип(CCl4) = 76.76 °С, а моляльная эбулиоскопическаяпостоянная равна 4.88 К⋅кг⋅моль–1.Решение.M2 =M2 =K Э ⋅ g 2 ⋅ 1000,∆Tкип ⋅ g14.88 ⋅ 1.263 ⋅ 1000= 280.1 г⋅моль–1.(349.954 − 349.91) ⋅ 500Индекс n находим, решая уравнение:12n + 1.(2n – 3) + 12 + 2.16 + 1 = 280,n = 17.Была исследована линолевая кислота C17H31COOH (витамин F).Г л а в а 2.
Приложения химической термодинамикиЗАДАЧИ6-1. Если один компонент проявляет отрицательное отклонение от закона Рауля, что можно сказать об отклонении от закона Рауля давленияпара второго компонента?6-2. Есть ли однозначная связь между знаком отклонения от законаРауля и знаком энтальпии смешения?6-3. Покажите, что если закон Рауля справедлив для одного компонентараствора во всей области составов, то он также выполняется и для второго компонента.Указание: воспользуйтесь уравнением Гиббса–Дюгема.6-4. Давления пара чистых CHCl3 и CCl4 при 25 °C равны 26.54 и15.27 кПа.
Полагая, что они образуют идеальный раствор, рассчитайтедавление пара и состав (в мольных долях) пара над раствором, состоящим из 1 моль CHCl3 и 1 моль CCl4.6-5. Дибромэтилен и дибромпропилен при смешении образуют почтиидеальные растворы. При 80 °C давление пара дибромэтилена равно22.9 кПа, а дибромпропилена 16.9 кПа. Рассчитайте состав пара, находящегося в равновесии с раствором, мольная доля дибромэтилена в котором равна 0.75. Рассчитайте состав раствора, находящегося в равновесии с паром, мольная доля дибромэтилена в котором равна 0.50.6-6. Этанол и метанол при смешении образуют почти идеальные растворы.
При 20 °C давление пара этанола равно 5.93 кПа, а метанола11.83 кПа. Рассчитайте давление пара раствора, состоящего из 100 гэтанола и 100 г метанола, а также состав (в мольных долях) пара надэтим раствором при 20 °C.6-7. Давления пара чистых бензола и толуола при 60 °C равны 51.3 и18.5 кПа.
При каком давлении закипит при 60 °C раствор, состоящий из1 моль бензола и 2 моль толуола? Каков будет состав пара?6-8. Давления пара чистых C6H5Cl и C6H5Br при 140 °C равны 1.237 бари 0.658 бар. Рассчитайте состав раствора C6H5Cl – C6H5Br, который придавлении 1 бар кипит при температуре 140 °C, а также состав образующегося пара. Каково будет давление пара над раствором, полученнымконденсацией образующегося пара?6-9. Температура кипения смеси вода-нафталин (несмешивающиесяжидкости) при давлении 97.7 кПа равна 98.0 °C.
Давление пара водыпри этой температуре равно 94.3 кПа. Рассчитайте массовую долю нафталина в дистилляте.6-10. Константа Генри для CO2 в воде при 25 °C равна 1.25⋅106 Торр.Рассчитайте растворимость (в единицах моляльности) CO2 в воде при25 °C, если парциальное давление CO2 над водой равно 0.1 атм.103Г л а в а 2. Приложения химической термодинамики1046-11. Константы Генри для кислорода и азота в воде при 25 °C равны4.40⋅109 Па и 8.68⋅109 Па соответственно.
Рассчитайте состав (в %) воздуха, растворенного в воде при 25 °C, если воздух над водой состоит из80% N2 и 20% O2 по объему, а его давление равно 1 бар.6-12. Константы Генри для кислорода и азота в воде при 0 °C равны2.54⋅104 бар и 5.45⋅104 бар соответственно. Рассчитайте понижение температуры замерзания воды, вызванное растворением воздуха, состоящего из 80% N2 и 20% O2 по объему при давлении 1.0 бар.
Криоскопическая константа воды равна 1.86 К⋅кг⋅моль–1.6-13. При 25 °C давление пара хлорметана над его раствором в углеводороде при разных мольных долях следующее:xCH3Cl (р-р)0.0050.0090.0190.024pCH3Cl, Торр205363756946Покажите, что в этом интервале мольных долей раствор подчиняется закону Генри и рассчитайте константу Генри.6-14. При 57.2 °C и давлении 1.00 атм мольная доля ацетона в паре надраствором ацетон-метанол с мольной долей ацетона в раствореxА = 0.400 равна yА = 0.516. Рассчитайте активности и коэффициентыактивности обоих компонентов в этом растворе на основе закона Рауля.Давления пара чистых ацетона и метанола при этой температуре равны786 и 551 Торр соответственно.6-15.
Для раствора этанол – хлороформ при 35 °C получены следующиеданные:xэтанола (р-р)yэтанола (пар)pобщее, кПа0039.3450.20.138240.5590.40.186438.6900.60.255434.3870.80.424625.3571.01.000013.703Рассчитайте коэффициенты активности обоих компонентов в растворе на основе закона Рауля.6-16. Для раствора CS2 – ацетон при 35.2 °C получены следующие данные:xCS2 (р-р)00.20.40.60.81.0pCS2, кПа045.937.338.750.434.056.730.761.325.368.30pацетона, кПаРассчитайте коэффициенты активности обоих компонентов в растворе на основе закона Рауля.6-17.
Для раствора вода – н-пропанол при 25 °C получены следующиеданные:xн-пропанола (р-р)pводы, кПаpн-пропанола, кПа03.170.000.023.130.670.053.091.440.103.031.760.202.911.810.402.891.890.602.652.070.801.792.371.000.002.90Г л а в а 2. Приложения химической термодинамикиРассчитайте активности и коэффициенты активности обоих компонентов в растворе с мольной долей н-пропанола 0.20, 0.40, 0.60 и 0.80на основе законов Рауля и Генри, считая воду растворителем.6-18.
Парциальные мольные объемы воды и метанола в растворе смольной долей метанола 0.4 равны 17.35 и 39.01 см3⋅моль–1 соответственно. Рассчитайте объем раствора, содержащего 0.4 моль метанола и0.6 моль воды, а также объем до смешения. Плотности воды и метаноларавны 0.998 и 0.791 г⋅см–3 соответственно.6-19. Парциальные мольные объемы воды и этанола в растворе с мольной долей этанола 0.2 равны 17.9 и 55.0 см3⋅моль–1 соответственно. Рассчитайте объемы воды и этанола, необходимые для приготовления1 л такого раствора.
Плотности воды и этанола равны 0.998 и0.789 г⋅см–3 соответственно.6-20. Парциальные мольные объемы ацетона и хлороформа в растворе смольной долей хлороформа 0.4693 равны 74.166 и 80.235 см3⋅моль–1 соответственно. Рассчитайте объем такого раствора, имеющего массу1 кг.6-21. Плотность 50% (по массе) раствора этанола в воде при 25 °C равна0.914 г⋅см–3. Рассчитайте парциальный мольный объем этанола в этомрастворе, если парциальный мольный объем воды равен 17.4 см3⋅моль–1.6-22.
Общий объем раствора этанола, содержащего 1.000 кг воды, при25 °C описывается выражениемV(мл) = 1002.93 + 54.6664 m – 0.36394 m2 + 0.028256 m3,где m – моляльность раствора.Рассчитайте парциальные мольные объемы воды и этанола в растворе, состоящем из 1.000 кг воды и 0.500 кг этанола.6-23. Парциальный мольный объем K2SO4 в водном растворе при 25 °Cописывается выражениемV(см3⋅моль–1) = 32.28 + 18.216 m1/2,где m – моляльность раствора.Используя уравнение Гиббса–Дюгема, получите выражение дляпарциального мольного объема воды в этом растворе. Мольный объемчистой воды при 25 °C равен 18.079 см3⋅моль–1.6-24.
При 18 °С общий объем раствора, образующегося при растворении MgSO4 в 1 кг H2O, описывается уравнениемV(см3) = 1001.21 + 34.69⋅(m – 0.07)2.Рассчитайте парциальные мольные объемы компонентов приm = 0.05.105106Г л а в а 2. Приложения химической термодинамики6-25. В какой пропорции (а) по мольной доле, (б) по массе следует смешать гексан и гептан, чтобы достичь наибольшего значения энтропиисмешения?6-26. Для газирования воды в домашних условиях используют сифон, вкотором создается давление двуокиси углерода 5.0 атм.
Оцените молярную концентрацию образующейся содовой воды.6-27. Бензол и толуол образуют практически идеальный раствор. Температура кипения чистого бензола равна 80.1 °C. Рассчитайте разностьхимических потенциалов бензола в растворе и в чистом виде при температуре кипения и xбензола = 0.30. Чему было бы равно давление пара,если бы в действительности коэффициент активности бензола в этомрастворе был бы равен 0.93, а не 1.00?6-28. Выведите выражения для химического потенциала µ1 и коэффициента активности γ1 первого компонента субрегулярного раствора.6-29. Выведите выражения для химических потенциалов и коэффициентов активности компонентов атермального раствора.6-30.
Выведите выражения для химического потенциала µ2 и коэффициента активности γ2 второго компонента квазирегулярного раствора.6-31. Избыточную энергию Гиббса раствора метилциклогексана (MCH)и тетрагидрофурана (THF) при 303.15 K можно аппроксимировать выражением:Gex = RT⋅x(1 – x)⋅{0.4857 – 0.1077(2x – 1) + 0.0191(2x – 1)2},где x – мольная доля метилциклогексана.Рассчитайте энергию Гиббса смешения раствора, образующегося из1.00 моль MCH и 3.00 моль THF.6-32. Избыточная энергия Гиббса некоторой бинарной смеси описывается выражением gRTx(1 – x), где g – постоянная величина, x – мольнаядоля растворенного вещества A. Получите выражение для химическихпотенциалов компонентов A и B в растворе и изобразите их концентрационную зависимость.6-33.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
