Добавил:
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

ФИЗИЧЕСКАЯ ХИМИЯ2

.pdf
Скачиваний:
4
Добавлен:
15.11.2022
Размер:
1 Mб
Скачать

Коновалова. Азеотропы. Диаграммы состояния раствор – пар в координатах: общее давление – состав, температура кипения – состав, состав раствора – состав пара. Правило рычага. Равновесие твердое тело – жидкость в бинарных системах. Физикохимический анализ. Диаграммы плавкости с эвтектикой, химическими соединениями и твердыми растворами.

Равновесие жидкость – жидкость. Ограниченная растворимость двух жидкостей. Распределение компонента в системе несмешивающихся жидкостей. Экстракция.

Задание 2.1. Определение фазового равновесия в однокомпонентных системах. Построение диаграмм

состояния однокомпонентных систем

Используя зависимости давления насыщенного пара данного вещества от температуры и плотности в твердом (т) и жидком (ж) состоянии в тройной точке, выполните следующие задания:

1.Постройте графики зависимостей P = f (T) и lnP = f 1 ,

T

обозначьте поля, соответствующие твердому, жидкому и газообразному состояниям вещества.

2.Определите по графикам координаты тройной точки.

3.Рассчитайте средние теплоты испарения H исп и воз-

гонки H возг .

4.Определите теплоты испарения, возгонки и плавления вещества при температуре тройной точки.

5.Определите приближенно температуру кипения вещества при нормальном давлении и проверьте применимость правила Трутона.

6.Вычислите температуру плавления вещества молярной массой M при давлении Р.

Необходимые данные для расчета возьмите в табл. 4.

21

Таблица 4

Номер

Твердое состояние

Жидкое состояние

варианта

Т, К

Р, Па

Т, К

Р, Па

1

268,2

401,2

269,2

505

 

269,2

437,2

271,2

533,2

 

270,2

475,9

273,2

573

 

271,2

517,2

275,2

656

 

272,2

553,2

278,2

760

 

 

 

283,2

982

 

 

 

299,2

1600

2

248

7998

260

23330

 

254,4

13300

265

27190

 

258

17995

270

31860

 

259

19995

278

40290

 

260

23327

282

47990

3

377

7064

373

10662

 

381

8531

388

12397

 

383

9331

392

13997

 

386

10397

393

14796

 

389

11997

397

16929

 

392

13997

401

19462

4

418

133,3

490,5

5332

 

446,5

667,0

504,8

8020

 

460,2

1333,0

523,0

13300

 

475

2666,0

552,0

26660

 

490,5

5332,0

583

53320

 

 

 

612

101308

5

223

133

244

1200

 

237

466,5

253

1319

 

246

799,8

270

2465

 

252

1213

282

3865

 

253

1319

286

4398

6

423,5

23994

446,4

47000

 

433,2

31325

448,2

47454

 

437,7

35324

451,2

49987

 

441,2

39323

460

55986

 

444,2

43322

470

63317

 

448,2

47454

480

71345

Условия

M = 18 г/моль

P = 40,5 105 Па

(т) = 918 кг/м3(ж) = 1000 кг/м3

M = 27 г/моль

P = 800 105 Па

(т) = 718 кг/м3(ж) = 709 кг/м3

M = 254 г/моль P = 200 105 Па

(т) = 3960 кг/м3(ж) = 3900 кг/м3

M = 174 г/моль

P = 220 105 Па

(т) = 954 кг/м3(ж) = 948 кг/м3

M = 154 г/моль

P = 60,8 105 Па(т)= 1680 кг/м3(ж) = 1650 кг/м3

M = 152 г/моль

P = 600 105 Па

(т) = 985 кг/м3(ж) = 977 кг/м3

22

Продолжение табл. 4

Номер

Твердое состояние

Жидкое состояние

Условия

варианта

Т, К

Р, Па

Т, К

Р, Па

 

7

334,6

266,6

348,2

1046

M = 127,5 г/моль

 

338,4

352

353,7

1266

P = 180 105 Па

 

343,2

533

358,2

1399

(т) = 1145 кг/м3

 

348,2

733

363,8

1666

(ж) = 982 кг/м3

 

353,2

1040

368,8

2066

 

 

353,7

1266

373,8

2466

 

8

205,2

16796

219,2

55319

M = 12,5 г/моль

 

208

19195

224,2

59985

P = 500 105 Па

 

209,2

22662

226,7

66650

(т) = 72970 кг/м3

 

213,2

29859

229,2

75981

(ж) = 2850 кг/м3

 

216,4

35991

231,2

83979

 

 

220

45988

232,7

87975

 

 

224,2

59985

 

186,6

 

9

353

40

363

M = 122 г/моль

 

363

80

393

680

P = 850 105 Па

 

373

187

395

733

(т) = 1105 кг/м3

 

383

393

400,7

973

(ж) = 1095 кг/м3

 

393

680

403,7

1133

 

 

 

 

408,7

1400

 

10

272,5

3332

275,7

4879

M = 84 г/моль

 

274,2

3599

280,2

5599

P = 120 105 Па

 

275,7

4066

281,7

5799

(т) = 796 кг/м3

 

277,2

4399

283,3

6199

(ж) = 788 кг/м3

 

279,2

5065

285,2

6932

 

 

281,7

5799

287,5

7731

 

11

99

10675

111

63984

M = 783,5г/моль

 

102

13995

115,5

68649

P = 800 105 Па

 

103

17330

117

72782

(т) = 3330 кг/м3

 

104,5

19995

118

77980

(ж) = 2150 кг/м3

 

107,2

26660

119

82646

 

 

115,5

68649

119,6

87711

 

12

177

15996

180

26660

M = 81 г/моль

 

180

19995

185,5

32992

P = 300 105 Па

 

182

23994

188

37057

(т) = 1626 кг/м3

 

184

28659

191

43456

(ж) = 1610 кг/м3

 

185,5

32992

194

51987

 

 

 

 

197

59985

 

23

Продолжение табл. 4

Номер

Твердое состояние

Жидкое состояние

варианта

Т, К

Р, Па

Т, К

Р, Па

13

223

133

244

1200

 

237

466,5

253

1319

 

246

799,8

270

2465

 

252

1213

282,5

3865

 

253

1319

285,7

4398

14

423,5

23994

446,4

47000

 

433,2

31325

448,2

47454

 

437,7

35324

451,2

49987

 

441,2

39323

460

55986

 

444,2

43322

470

63317

 

448,2

47454

480

71345

15

273

3266

274

3730

 

274

3466

275

4000

 

276

3932

276

4160

 

277

4306

278

4530

 

278

4530

283

6050

 

 

 

290

8930

16

248

7998

260

23330

 

254,4

13300

265

27190

 

258

17995

270

31860

 

259

19995

278

40290

 

260

23327

282

47990

17

131

1333

137

6665

 

135

1999,5

141

7331,5

 

137

2666

145

8664,5

 

139,2

3999

146

9997,5

 

141,5

5332

149

12663

 

144

7998

151,4

15996

 

146

9997,5

 

 

18

183

333

201

4665

 

188

587

204

5305

 

196

1850

214

7198

 

199

3000

216

7998

 

204

5305

230

13328

 

 

 

244

21728

Условия

M = 154 г/моль P = 60,8 105 Па(т) = 1680 кг/м3(ж) = 1650 кг/м3

M = 152 г/моль

P = 600 105 Па

(т) = 985 кг/м3(ж) = 977 кг/м3

M = 78 г/моль

P = 900 105 Па

(т) = 893 кг/м3(ж) = 890 кг/м3

M = 27г/моль

P = 800 105 Па

(т) = 718 кг/м3(ж) = 709 кг/м3

M = 68 г/моль

P = 300 105 Па

(т) = 1450 кг/м3(ж) = 1434 кг/м3

M = 64 г/моль

P = 1000 105 Па(т) = 1600 кг/м3

(ж) = 1560 кг/м3

24

Продолжение табл. 4

Номер

Твердое состояние

Жидкое состояние

варианта

Т, К

Р, Па

Т, К

Р, Па

19

242

1333

293

26660

 

252,4

2666

303

37724

 

263,8

5332

308

46188

 

271

7998

311

51720

 

281

13330

313

56186

 

293

26660

316

63317

20

1758

22,66

1832

187

 

1788

63,98

1873

300

 

1810

99,97

1905

387

 

1835

115,99

1938

486

 

1873

300,00

1956

573

 

 

 

1991

800

 

 

 

2040

973

21

230

26260

236

63315

 

233

31458

246

78647

 

237

39990

248

83979

 

240

49987

249

86645

 

243

58518

252,5

96942

 

245

66650

253,5

100508

 

249

86645

 

 

22

276,6

1413

277,2

1826

 

278

1706

279

2052

 

279

1879

281,4

2372

 

280

2066

283,2

2626

 

281

2319

285

2932

 

 

 

288,7

3279

23

196

101325

212

592751

 

203

190491

220

648480

 

213

402360

223

674824

 

220

648480

239

1005114

 

 

 

241

1065237

 

 

 

242

1131722

24

173

7330

190

31192

 

178

11600

196

38657

 

183

16795

200

46655

 

184

19995

207

55986

 

190

31192

215

69476

 

 

 

221

77314

Условия

M = 58 г/моль

P = 700 105 Па

(т) = 822 кг/м3(ж) = 812 кг/м3

M = 52,5 г/моль P = 500 105 Па

(т) = 6800 кг/м3(ж) = 6750 кг/м3

M = 52 г/моль

P = 350 105 Па

(т) = 3010 кг/м3(ж) = 2955 кг/м3

M = 46 г/моль

P = 950 105 Па

(т) = 1240 кг/м3(ж) = 1290 кг/м3

M = 44 г/моль

P = 750 105 Па

(т) = 1542 кг/м3(ж) = 1510 кг/м3

M = 34 г/моль

P = 450 105 Па

(т) = 1010 кг/м3(ж) = 980 кг/м3

25

Окончание табл. 4

Номер Твердое состояние Жидкое состояние варианта Т, К Р, Па Т, К Р, Па

25

229,2

133,3

273,2

4786

 

248

694,5

282,5

6665

 

257

1333

298,2

12697

 

267,2

2966

306,7

16396

 

273,2

4786

312,5

18929

 

100

 

316,5

21328

26

4132

105

17329

 

104

8531

112

29659

 

107

14663

114

34738

 

109

19995

115

38657

 

110,5

25367

116

46435

 

112

29653

117

53053

27

55

1333

60

12663

 

58

3999

64

17329

 

59,2

11997

66

22394

 

63

14663

67,8

27993

 

64

17329

69

31992

 

 

 

71

39990

28

248

7998

260

23327

 

254,4

13300

265

27190

 

258

17995

270

31860

 

259

19995

278

40290

 

260

23327

282

47990

29

268,2

401,2

269,2

505

 

269,2

437,2

271,2

533

 

270,2

475,9

273,2

573

 

271,2

517,2

275,2

656

 

272,2

553,2

278,2

760

 

 

 

283,2

982

 

 

 

288,2

1600

30

248

7998

260

23330

 

254,4

13800

265

27190

 

258

17995

270

31860

 

259

19995

278

40290

 

260

23327

282

47990

Условия

M = 32 г/моль

P = 300 105 Па

(т) = 837 кг/м3(ж) = 825 кг/м3

M = 30 г/моль

P = 900 105 Па

(тв) = 1272 кг/м3(ж) = 1260 кг/м3

M = 28 г/моль

P = 500 105 Па(т) = 1026 кг/м3(ж) = 808 кг/м3

M = 27 г/моль

P = 800 105 Па

(т) = 718 кг/м3(ж) = 709 кг/м3

M = 18 г/моль

P = 40,5 105 Па

(т) = 918 кг/м3(ж) = 1000 кг/м3

M = 27 г/моль

P = 800 105 Па

(т) = 718 кг/м3(ж) = 709 кг/м3

26

Задание 2.2. Определение фазового равновесия в двухкомпонентных системах. Построение диаграмм

состояния двухкомпонентных систем

На основании данных о температурах начала кристаллизации системы (табл. 5) выполните следующие задания:

1.Постройте диаграмму состояния.

2.Определите составы химических соединений.

Таблица 5

Номер

Содер-

Тем-

Содер-

Тем-

Т1, К

Т2, К

Содержание

варианта,

жание

пер.

жание

пер.

 

 

вещества А,

система

веще-

начала

веще-

начала

 

 

 

мол.%

 

 

ства А,

крист.,

ства А,

крист.,

 

 

а

b

с

d

 

мол. %

К

мол. %

К

 

 

 

 

 

 

1

0

512

40

460

493

463

45

5

25

75

А – KCl;

5

507

45

481

 

 

 

 

 

 

Б – SnCl2

10

496

50

497

 

 

 

 

 

 

 

15

479

52,5

583

 

 

 

 

 

 

 

20

477

55

658

 

 

 

 

 

 

 

25

481

70

853

 

 

 

 

 

 

 

30

478

80

952

 

 

 

 

 

 

 

35

473

100

1050

 

 

 

 

 

 

2

0

769

45

693

753

703

30

5

25

75

А – KCl;

10

748

50

703

 

 

 

 

 

 

Б – PbCl2

20

713

55

733

 

 

 

 

 

 

 

25

701

65

811

 

 

 

 

 

 

 

30

710

75

893

 

 

 

 

 

 

 

33,5

713

90

1003

 

 

 

 

 

 

 

40

707

100

1048

 

 

 

 

 

 

3

0

923

50

769

873

733

40

10

40

80

А – KCl;

8

895

60

731

 

 

 

 

 

 

Б – MnCl2

15

865

65

705

 

 

 

 

 

 

 

25

715

66

701

 

 

 

 

 

 

 

34

745

75

705

 

 

 

 

 

 

 

36

722

85

925

 

 

 

 

 

 

 

38

735

100

1047

 

 

 

 

 

 

 

40

747

 

 

 

 

 

 

 

 

27

 

 

 

 

Продолжение

табл.

5

Номер

Содер-

Тем-

Содер-

Тем-

Т1, К

Т2, К

Содержание

варианта,

жание

пер.

жание

пер.

 

 

вещества А,

система

веще-

начала

веще-

начала

 

 

 

мол. %

 

 

ства А,

крист.,

ства А,

крист.,

 

 

а

b

с

 

d

 

мол. %

К

мол. %

К

 

 

 

 

 

 

 

4

0

1133

50

788

923

768

40

10

40

 

86

А –

9

1050

54,5

778

 

 

 

 

 

 

 

Li2CO3;

20

955

62

765

 

 

 

 

 

 

 

Б – K2CO3

33

765

66,6

798

 

 

 

 

 

 

 

 

39,5

773

83,5

911

 

 

 

 

 

 

 

 

44,2

778

100

983

 

 

 

 

 

 

 

5

0

1294

55

1048

1173

1023

55

10

40

 

72

А –

10

1241

60

1053

 

 

 

 

 

 

 

MgSO4;

20

1193

63

1098

 

 

 

 

 

 

 

Б –

30

1116

65

1113

 

 

 

 

 

 

 

Cs2SO4

40

1013

70

1163

 

 

 

 

 

 

 

 

45

953

80

1238

 

 

 

 

 

 

 

 

47

969

90

1323

 

 

 

 

 

 

 

 

50

999

100

1397

 

 

 

 

 

 

 

6

0

1293

65

983

1173

973

40

10

40

 

95

А –

10

1216

75,5

903

 

 

 

 

 

 

 

Li2SO4;

20

1113

77,5

906

 

 

 

 

 

 

 

Б –

25

1063

80

910

 

 

 

 

 

 

 

Ca2SO4

31

953

85

905

 

 

 

 

 

 

 

 

35

963

89,5

893

 

 

 

 

 

 

 

 

45

1003

90

910

 

 

 

 

 

 

 

 

50

1011

95

1055

 

 

 

 

 

 

 

 

55

1007

100

1129

 

 

 

 

 

 

 

7

0

658

53

504

723

503

55

10

40

 

70

А – KI;

10

643

55

515

 

 

 

 

 

 

 

Б – CdI2

30

696

60

575

 

 

 

 

 

 

 

 

45

520

65

656

 

 

 

 

 

 

 

 

47

470

80

833

 

 

 

 

 

 

 

 

49

468

100

951

 

 

 

 

 

 

 

8

0

1147

50

1180

1173

1093

35

10

50

 

75

А – CsCl;

10

1124

60

1158

 

 

 

 

 

 

 

Б – SrCl2

15

1089

70

1071

 

 

 

 

 

 

 

 

20

1059

80

877

 

 

 

 

 

 

 

 

25

1102

85

862

 

 

 

 

 

 

 

 

35

1155

95

875,8

 

 

 

 

 

 

 

 

40

1166

100

876,8

 

 

 

 

 

 

 

28

 

 

 

 

Продолжение

табл.

5

Номер

Содер-

Тем-

Содер-

Тем-

Т1, К

Т2, К

Содержание

варианта,

жание

пер.

жание

пер.

 

 

вещества А,

система

веще-

начала

веще-

начала

 

 

 

мол. %

 

 

ства А,

крист.,

ства А,

крист.,

 

 

а

b

с

 

d

 

мол. %

К

мол. %

К

 

 

 

 

 

 

 

9

0

1147

55

969

1073

923

35

5

35

 

85

А – RbCl;

10

1089

65

896

 

 

 

 

 

 

 

Б – SrCl2

20

1004

70

827

 

 

 

 

 

 

 

 

30

906

75

853

 

 

 

 

 

 

 

 

40

964

80

879

 

 

 

 

 

 

 

 

45

975

90

960

 

 

 

 

 

 

 

 

50

978

100

999

 

 

 

 

 

 

 

10

0

1043

40

1027

1023

923

25

5

25

 

85

А – KCl;

5

1023

45

1015

 

 

 

 

 

 

 

Б – CaCl2

10

978

55

961

 

 

 

 

 

 

 

 

18,5

911

67

873

 

 

 

 

 

 

 

 

20

828

70

899

 

 

 

 

 

 

 

 

25

980

90

1021

 

 

 

 

 

 

 

 

35

1022

100

1049

 

 

 

 

 

 

 

11

0

912

65

542

773

533

55

10

25

 

60

А – CuCl;

10

868

66,6

547

 

 

 

 

 

 

 

Б – CsCl

20

814

70

541

 

 

 

 

 

 

 

 

35

645

75

521

 

 

 

 

 

 

 

 

45

571

80

541

 

 

 

 

 

 

 

 

50

549

90

623

 

 

 

 

 

 

 

 

60

533

100

695

 

 

 

 

 

 

 

12

0

702

50

699

773

643

42

10

40

 

90

А – CdCl2;

10

656

57,5

697

 

 

 

 

 

 

 

Б – TlCl

20

604

67,5

673

 

 

 

 

 

 

 

 

28

572

80

754

 

 

 

 

 

 

 

 

30

589

85

777

 

 

 

 

 

 

 

 

36,5

645

95

823

 

 

 

 

 

 

 

 

47

694

100

841

 

 

 

 

 

 

 

13

0

1003

57

832

973

833

60

10

50

 

75

А – SrBr2;

10

972

66,7

847

 

 

 

 

 

 

 

Б – KBr

25

872

75

843

 

 

 

 

 

 

 

 

29

829

82

835

 

 

 

 

 

 

 

 

33,3

832

85

851

 

 

 

 

 

 

 

 

40

826

95

897

 

 

 

 

 

 

 

 

50

807

100

916

 

 

 

 

 

 

 

29

 

 

 

 

Продолжение

табл.

5

Номер

Содер-

Тем-

Содер-

Тем-

Т1, К

Т2, К

Содержание

варианта,

жание

пер.

жание

пер.

 

 

вещества А,

система

веще-

начала

веще-

начала

 

 

 

мол. %

 

 

ства А,

крист.,

ства А,

крист.,

 

 

а

b

с

 

d

 

мол. %

К

мол. %

К

 

 

 

 

 

 

 

14

0

1073

53

983

1033

983

45

10

45

 

75

А – InCl3;

13,3

1052

61,6

753

 

 

 

 

 

 

 

Б – NaCl

22,2

1033

66,8

680

 

 

 

 

 

 

 

 

35,8

989

74,6

641

 

 

 

 

 

 

 

 

37,6

975

80,6

622

 

 

 

 

 

 

 

 

40

983

81,6

642

 

 

 

 

 

 

 

 

47

999

84,8

697

 

 

 

 

 

 

 

 

50,6

1003

100

859

 

 

 

 

 

 

 

15

0

702

35

525

673

543

30

5

30

 

50

А – FeCl3;

10

658

37

506

 

 

 

 

 

 

 

Б – TlCl

22

598

45

533

 

 

 

 

 

 

 

 

26

535

52

553

 

 

 

 

 

 

 

 

29

549

62

572

 

 

 

 

 

 

 

 

33

563

100

575

 

 

 

 

 

 

 

16

0

1121

23,8

1212

1273

1113

15

5

20

 

40

А – NiF2;

4,9

1099

26

1224

 

 

 

 

 

 

 

Б – KF

9,2

1060

30,3

1289

 

 

 

 

 

 

 

 

13,4

1120

37,9

1359

 

 

 

 

 

 

 

 

15,2

1141

46,7

1397

 

 

 

 

 

 

 

 

18,4

1168

50,5

1403

 

 

 

 

 

 

 

 

21,8

1193

58

1391

 

 

 

 

 

 

 

17

0

685

45

618

733

603

40

10

40

 

80

А – KI;

10

668

50

622

 

 

 

 

 

 

 

Б – PbI2

20

640

55

651

 

 

 

 

 

 

 

 

25

622

60

695

 

 

 

 

 

 

 

 

30

579

70

773

 

 

 

 

 

 

 

 

31

594

80

858

 

 

 

 

 

 

 

 

35

603

90

914

 

 

 

 

 

 

 

 

40

610

100

959

 

 

 

 

 

 

 

18

0

825

50

768

873

753

50

10

50

 

90

А – SrBr2;

5

813

55

773

 

 

 

 

 

 

 

Б – LiBr

20

772

66,6

803

 

 

 

 

 

 

 

 

30

736

85

865

 

 

 

 

 

 

 

 

34

720

100

916

 

 

 

 

 

 

 

 

40

744

 

 

 

 

 

 

 

 

 

30