В.В. Еремин, И.А. Успенская, С.И. Каргов, Н.Е. Кузьменко, В.В. Лунин. Основы физической химии (1134485), страница 22
Текст из файла (страница 22)
Определите температуру плавленияртути при давлении 3000 атм.7-12. Температура кипения жидкого метанола равна 34.7 °C при давлении 200 Торр и 49.9 °C при давлении 400 Торр. Найдите температурукипения метанола при нормальном давлении.7-13. Давление пара диэтилового эфира при 10 °C равно 286.8 Торр, апри 20 °C – 432.8 Торр.
Определите мольную энтальпию испарения инормальную температуру кипения эфира.7-14. Давление пара дихлорметана при 24.1 °C равно 400 Торр, а его энтальпия испарения равна 28.7 кДж⋅моль–1. Рассчитайте температуру,при которой давление пара будет равно 500 Торр.7-15. Давление пара твердого CO2 равно 133 Па при –134.3 °C и 2660 Папри –114.4 °C. Рассчитайте энтальпию возгонки.7-16.
Давление пара (Торр) жидкости в интервале температур 200 – 260 Kописывается уравнением:ln p = 16.255 – 2501.8 / T.Рассчитайте энтальпию испарения и нормальную точку кипенияжидкости.Г л а в а 2. Приложения химической термодинамики7-17. Давление пара (Торр) жидкого бензола C6H6 между 10 °C и 80 °Cописывается уравнением:lg p = 7.960 – 1780 / T.Рассчитайте энтальпию испарения и нормальную точку кипениябензола.7-18.
Давление пара жидкого нафталина C10H8 равно 10 Торр при85.8 °C и 40 Торр при 119.3 °C. Определите энтальпию испарения, нормальную точку кипения и энтропию испарения в нормальной точке кипения.7-19. Нормальная точка кипения гексана равна 69.0 °C. Оцените:а) мольную энтальпию испарения;б) давление пара гексана при 25 °C и 60 °C.7-20. При 0 °C энтальпии испарения и плавления воды равны 595 и79.7 кал⋅г–1 соответственно. Давление пара воды при 0 °C равно4.58 Торр. Рассчитайте давление пара льда при –15 °C, считая, что изменение энтальпии не зависит от температуры.7-21.
Рассчитайте температуру кипения воды на вершине Эвереста(высота 8850 м). Энтальпию испарения воды примите равной40.67 кДж⋅моль–1. Для расчета атмосферного давления на вершине воспользуйтесь барометрической формулой.7-22. Уксусная кислота имеет следующие давления насыщенного пара:T, K363383403p, Торр2935831040По этим данным рассчитайте энтальпию испарения уксусной кислоты. Объясните отличие от табличного значения 24.35 кДж⋅моль–1.7-23. Давление пара (в Торр) твердого и жидкого SO2 выражается уравнениями:lg p(тв) = 10.5916 – 1871.2/T,lg p(ж) = 8.3186 – 1425.7/T.Рассчитайте температуру, давление и ∆плH(SO2) в тройной точке.7-24.
Давление пара (в Торр) над твердым и жидким UF6 выражаетсяуравнениямиlg p(тв) = 10.648 – 2559.5/T,lg p(ж) = 7.540 – 1511.3/T.Рассчитайте температуру, давление и ∆плH(UF6) в тройной точке.125126Г л а в а 2. Приложения химической термодинамики7-25. Давление пара над твердым Cl2 равно 352 Па при –112 °C и 35 Папри –126.5 °C, а давление пара над жидким Cl2 равно 1590 Па при–100 °C и 7830 Па при –80 °C. Определите координаты тройной точки и∆плH(Cl2).7-26.
Давление пара над твердым C6H6 равно 299 Па при –30 °C и3270 Па при 0 °C, а давление пара над жидким C6H6 равно 6170 Па при10 °C и 15800 Па при 30 °C. Определите координаты тройной точки и∆плH(C6H6).7-27. Давление пара над твердым SnBr4 равно 0.116 Торр при 9.8 °C и0.321 Торр при 21.0 °C, а давление пара над жидким SnBr4 равно0.764 Торр при 30.7 °C и 1.493 Торр при 41.4 °C. Определите координаты тройной точки и ∆плH (SnBr4).7-28. Давление пара 2,2-диметилбутанола-1 (Торр) выражается уравнением:lg p = –4849.3/T – 14.701 lgT + 53.1187.Рассчитайте:а) нормальную точку кипения;б) энтальпию испарения в нормальной точке кипения;в) энтальпию испарения при 25 °C.7-29. Зависимость давления пара ртути (Торр) от температуры выражается уравнением:lg p = –3308/T – 0.8 lgT + 10.373.Рассчитайте:а) нормальную точку кипения ртути;б) энтальпию испарения ртути в нормальной точке кипения.7-30.
Рассчитайте давление пара воды при 200 °C, принимая, что:а) ∆испH = 40.67 кДж⋅моль–1 и не зависит от температуры;б) ∆Cp = –42 Дж⋅моль–1⋅К–1.7-31. Определите температуру перегонки гликоля при давлении в вакуумной системе 20 Торр, если нормальная температура кипения составляет 470 К, а энтальпия испарения равна 49.63 кДж⋅моль−1.7-32. Какая часть энтальпии испарения воды тратится на расширениеводяного пара?7-33. Жидкость находится в равновесии со своим паром в сосуде объемом V.
Количество жидкости равно nж, пара – nп. Найдите теплоемкостьэтой системы. Примите, что объемом жидкости по сравнению с объемом сосуда можно пренебречь.Г л а в а 2. Приложения химической термодинамики7-34. Известно, что теплоемкость насыщенного пара может быть и положительной и отрицательной величиной. Предложите физическую интерпретацию такого факта.7-35. Покажите, как изменяется с температурой объем пара, находящегося в равновесии с жидкостью.
Укажите принятые допущения.7-36. Покажите, как зависит от температуры энтальпия фазового перехода вдоль кривой фазового равновесия:а) при равновесии конденсированной фазы с паром (идеальнымгазом);б) при равновесии двух конденсированных фаз (∆V = const).7-37.
Покажите, что в тройной точке(V 2 − V3 )dp 23dpdp+ (V3 − V1 ) 13 + (V1 − V 2 ) 12 = 0 .dTdTdT7-38. Постройте фазовую диаграмму бензола вблизи тройной точки при36 Торр и 5.50 °C, используя следующие данные:∆плHm = 10.6 кДж⋅моль–1,ρтв = 0.891 г⋅см–3,∆испHm = 30.8 кДж⋅моль–1,ρж = 0.879 г⋅см–3.§ 8. Фазовые равновесияв двухкомпонентных системахОбщие и частные условия равновесия, сформулированные в предыдущей главе, справедливы для систем любой компонентности.
Поэтомуте подходы, которые были использованы при расчетах фазовых равновесий в однокомпонентных системах, справедливы и для многокомпонентных систем.I. Расчет фазовых равновесий в бинарных системах, исходя из общего условия равновесия (min G)Поиск минимума энергии Гиббса системы положен в основу алгоритма расчета фазовых равновесий во всех современных электронныхбазах термодинамических данных. Изложение математического аппарата таких расчетов выходит за рамки настоящего издания.
Но сам алгоритм расчета можно наглядно представить с помощью диаграмм Гиббса–Розебома (рис. 8.1).127128Г л а в а 2. Приложения химической термодинамики(б)x→x→(а)o1,mG ( s2 )G2o,m ( s1 )G1o,m (s1 )G1o,m ( s2 )G2o,m (s 2 )G1o,m (l)G2o,m ( s1 )G1o,m (s1 )G1o,m (l)G2o,m (s 2 )G2o,m (l)G2o,m (l)T1T1T1,плllT2T2,плs101(в)0 xs1 xl(г)x→G2o,m ( s1 )o1,mG ( s2 )GG1o,m (s1 )x→G1o,m ( s2 )G2o,m ( s1 )o2 ,m(l)G (l)o2 ,m(s 2 )G1o,m (s1 )GG1o,m (l)1o1,mG2o,m (l)G2o,m (s 2 )T1T1lT2T2T3T3s10G1o,m (l)(д)x s1T4s2xl1ls1xl2 xs2 10s2Es1xElxxsE21x→G2o,m (l)o1,mG (s2 )G1o,m (s1 )G2o,m ( s1 )(е)TG2o,m (s 2 )lT1T2ls1T3s2T4T5Рис. 8.1Диаграммы Гиббса-РозебомаГ л а в а 2.
Приложения химической термодинамики129Рассмотрим бинарную систему, компоненты которой ограниченнорастворимы в твердом состоянии и не образуют соединений. Пустьдля первого компонента более устойчивой является структура s1, а длявторого – s2. Обозначим образуемые ими твердые растворы как s1 и s2соответственно, жидкость – l, а количества фаз как ns1, ns2, nl.
Впредыдущем параграфе отмечалось, что для расчета равновесий необходимо знать свойства каждой фазы во всей области изменения переменных, поэтому на рис. 8.1. схематично изображены концентрационные зависимости энергий Гиббса всех трех фаз рассматриваемойсистемы при различных температурах. По оси ординат отложены абсолютные значения мольных функций G в зависимости от состава1.Давление в системе постоянно.Предположим, что при температуре T1 (рис. 8.1.а) кривая энергииГиббса жидкой фазы расположена ниже остальных кривых. Это значит,что при любом составе (x) минимальное значение общей энергии Гиббса системыG(x) = ns1Gms1 + ns2Gms2 + nlGml(8.1)достигается при нулевых количествах твердых растворов s1 и s2, т.е.
притемпературе T1 во всей области составов устойчива жидкая фаза.При понижении температуры точки Gio,m (T ) , соответствующиемольным свойствам чистых компонентов, перемещаются вверх (энергия Гиббса становится более положительной при уменьшении температуры, см. рис. 5.2). Скорость движения i-ой фигуративной точки равна:⎛ ∂Gio,m⎜⎜ ∂T⎝⎞⎟ = − S io,m .⎟⎠pТак как энтропии чистых компонентов с разной структурой различны, будут отличаться и скорости движения точек по оси ординат. Притемпературах плавления Tпл,1 и Tпл,2 мольные энергии Гиббса твердых ижидких компонентов станут одинаковыми, точки совместятся.На рис. 8.1.б представлены концентрационные зависимости Gi(x)при T2, где Tпл,2 < T < Tпл,1.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
