56 Г/моль.

3. Найдем молярную (с₂) и моляльную (m₂) концентрации растворенного вещества в растворе по формулам:

1 Моль/л.

0,94 Моль/1кг р-ля.

4. Найдем графически температуру, при которой давление пара над раствором р₁ равно 1024 Па. Для этого проведем линию изобары для 1024 Па до пересечения с кривой зависимости р₁⁰ = f(Т) и из точки пересечения (т. В) опускаем перпендикуляр до пересечения с осью температур, получая значение 401,7 К.

5. Найдем графически повышение температуры кипения ∆Т_кип при давлении р₁ = 1024 Па для раствора с молярной концентрацией с₂ = 1 моль/л. Известно, что жидкие растворитель и раствор кипят, когда давление пара над ними становится равным внешнему давлению р_внеш.

По условию задачи р_внеш = р₁ = 1024 Па.

Тогда т. В пересечения изобары для 1024 Па с графиком р₁⁰ = f(Т) соответствует Т_{кип.р-ля} = 401,7 К, а с графиком р₁ = f(Т) отвечает Т_{кип.р-ра} = 403,7 К. Откуда

∆Т_кип.= Т_{кип.р-ра} - Т_{кип.р-ля} = 403,7 - 401,7 = 2,0 К.

6. Вычислим эбуллиоскопическую постоянную растворителя:

7. Определим понижение температуры замерзания раствора ∆Т_зам.

Известно, что раствор замерзает, когда давление насыщенного пара растворителя над раствором станет равным давлению насыщенного пара растворителя над твердым растворителем.

Равенству давлений насыщенного пара над чистым жидким и твердым растворителем отвечает т. О пересечения графиков р₁⁰ = f(Т) для твердого растворителя (кр. АО) и для жидкого растворителя (кр. ВО). Этой точке соответствует 679,6 Па и Т_{зам.р-ля} = 393,2 К. Равенству давлений насыщенного пара над жидким раствором и твердым растворителем отвечает т. Д пересечения графика р₁⁰ = f(Т) для твердого растворителя (кр. АО) и графика р₁ = f(Т) для жидкого раствора (кр. ДС) при Т_{зам.р-ра} = 388,5 К. Откуда

∆Т_зам.= Т_{зам.р-ля} - Т_{зам.р-ра} = 393,2 - 388,5 = 4,7 К.

8. Вычислим криоскопическую постоянную по формуле

Ответ: М = 56 г/моль; с = 1 моль/л; в = 0,94 моль/1кг р-ля;

Т = 401,7 К; ∆Т_кип.= 2,0 К; К_эб =2,12; ∆Т_зам.= 4,7 К;

К_кр = 7,66.

Задача № 5

Дана зависимость состава жидкой (х) и газообразной (у) фаз от температуры для бинарной жидкой системы А-В при постоянном давлении Р. Составы х и у выражены в молярных процентах вещества А.

1. Построить график зависимости состава пара (у) от состава жидкой фазы (х) при p = const.

2. Построить график зависимости состав - температура кипения.

3. Определить температуру кипения системы, содержащей а моль (%) компонента А; каков состав первого пузырька пара; при какой температуре исчезнет последняя капля жидкости и каков ее состав.

4. Определить состав пара, находящегося в равновесии с жидкой бинарной системой, кипящей при температуре Т₁

5. Какой компонент и в каком количестве (по массе) может быть выделен из системы, состоящей из б кг вещества А и в кг вещества В?

6. Сколько вещества А (кг) будет в парах и в жидкой фазе, если 2 кг смеси, содержащей а молярных процентов вещества А, нагреть до температуры Т₁?

7. Определить вариантность системы в азеотропной точке.

Решение:

Для решения задачи необходимо изучить материал, изложенный в разделе 2, тема 2.3, 2.4.

Решим задачу для следующих условий:

А – С4Н10О В – С6Н12О2	р	Т1	а	б	в
	0,2200.105Па	350,5	75	65,5	34,5

Зависимость состава жидкой (х) и газообразной (у) фаз от температуры для бинарной жидкой системы С₄Н₁₀О - С₆Н₁₂О₂ при постоянном давлении возьмем из таблицы (N_A - % (мол.) компонента А в жидкой фазе, N_A´ - % (мол.) компонента А в равновесной газообразной фазе):

x (NA)	y (NA´)	T, K
0,0 16,1 32,3 47,4 61,3 77,7 87,3 100	0,0 21,0 37,5 47,9 57,8 70,5 80,7 100	353,6 351,2 349,9 349,4 349,5 350,2 351,3 353,3

1. Строим график зависимости y= ƒ(х) при р = const.

По графику находим состав азеотропной смеси: N_А = 49 % (мол.), N_В = 51 % (мол.).

2. Строим график зависимости «состав – T_кип»_.

3. Определим температуру кипения системы, содержащей 75 % (мол.) компонента А. Для этого из точки на оси состава, отвечающей 75 % (мол.) вещества А, восставим перпендикуляр до пересечения с линией жидкости. Точка пересечения укажет температуру кипения этого раствора - Т_кип=350 К.

Составу первого пузырька пара при температуре Т_кип= 350 К отвечает т. b на диаграмме, получаемая как точка пересечения линии изотермы для 350 К до кривой пара. Из т. b опуская перпендикуляр до оси состава находим, что N′_А = 67,5 % (мол.), N′_В = 32,5 % (мол.).

Температуре, при которой исчезнет последняя капля жидкости отвечает т. c, для которой Т = 353,3 К, а состав N_А = 100 % (мол.).

4. Определим состав пара, находящегося в равновесии с жидкой бинарной системой, кипящей при Т₁ =350,5 К. Этой температуре отвечают две системы с N_А = 81 % (мол.) и N_А = 24 % (мол.). Первой будет отвечать равновесный пар с 73,5 % (мол.) компонента А, а второй с 29 % (мол.) компонента А.

5. Определим компонент, который может быть выделен из системы, состоящей из 65,5 кг вещества А и 34,5 кг вещества В.

Для этого рассчитаем состав исходной смеси в молярных долях (N), зная молярные массы компонентов М(С₄Н₁₀О) = 74 кг/кмоль, М(С₆Н₁₂О₂) = 116 кг/кмоль.

Найдем количества веществ компонентов в смеси и сумму этих количеств: