1240

N C O

Задачи

1. Зависимость концентрации s насыщенного раствора маннита

(СбНцОв) от давления при / = 25 выражается следующими дан­ ными:

8,5 объема ацетилена.

Плотность этилового спирта принять равной 0,789 г/мл. Спирт считать 100%-ным.

3. Давление пара бензола при / = 40 равно 182,5, а дихлор­ этана 155,0 мм. Можно ли смесь бензола с дихлорэтаном считать

Расчет произвести, сопоставляя значения мольной доли одного из компонентов, вычисленные по парциальным давлениям бензола

идихлорэтана.

4.Показать, что в случае идеальных растворов газ с более высокой критической температурой (и нормальной температурой кипения) более растворим, чем газ с более низкой критической температурой.

5.Сколько граммов этилена можно растворить в 1 л бензола

а абсорбционная способность раствора заданного состава выра­ жается данными, представленными на рис. 43.

10.При изучении растворимости двуокиси углерода в воде под

давлением при t = 25 было предложено эмпирическое уравнение

Это уравнение справедливо для интервала давлений 10,95— 62,9.

Вычислить константу Генри и сравнить ее со значением, най­ денным по растворимости двуокиси углерода в воде при атмосфер­ ном давлении. Воспользоваться значениями 1Кр и Pm из Приложе­

ния VIII.

11. Для расчета кажущегося парциального мольного объема предложено приближенное уравнение:

где ДС/i/P i н А / Г г — внутренние давления растворителя и растворенного ве­ щества; К — константа Генри.

Рассчитать при помощи этого уравнения растворимость водо­ рода в бензоле при / = 25 и Р = 300 и сравнить результат с опыт­ ным значением NH, — 0,0708, если

3. ВЗАИМНАЯ РАСТВОРИМОСТЬ ЖИДКОСТЕЙ

Для приближенного расчета ограниченной взаимной раствори­ мости двух жидкостей следует рекомендовать правило Алексеева, или правило прямой средней линии: линия, проходящая через се­

редины соединительных прямых, связывающих составы сопряжен­ ных растворов, и через критическую точку растворения (точку Алексеева), является прямой (рис. 44). Это правило наиболее надежно для жидкостей, взаимная растворимость которых возра­ стает с увеличением температуры; результаты наиболее удовлет­ ворительны, если концентрация выражена в весовых процентах. Правилом Алексеева можно воспользоваться также для ориенти­ ровочной оценки взаимной растворимости газов при сверхвысоких давлениях.

Ограниченная взаимная растворимость трех жидкостей в ряде случаев может быть ориентировочно определена при помощи пра­ вила Тарасенкова: продолжения соединительных линий, связываю­

щих составы сопряженных растворов, пересекаются в одной точке, лежащей на продолжении той стороны треугольной диаграммы, на которой отложена концентрация ограниченно растворимых жид­ костей (рис. 45). Этому правилу отвечает уравнение

где ai н аг — концентрации сорастворимого компонента в Двух фазах; С| и сг — концентрации одного из частично смешивающихся компонентов; k — абсцисса

точки пересечения продолженных соединительных линий.

Для определения соотношения между двумя жидкими фазами служит правило рычага.

В предельном случае, когда две жидкости совершенно не сме­

шиваются, распределение вещества между ними подсчитывается по уравнению Нернста — Шилова (закон распределения)

(VII, 10)

где К — коэффициент распределения.

Если в обеих фазах образуются идеальные растворы (отсут­ ствие диссоциации или ассоциации веществ), показатель п равен

единице. 'Закон распределения может быть использован для рас­ четов экстракции.

Таблица II

СгНБОН

Рис. 47.

Р е ш е н и е . Соотношение с/с2 колеблется в пределах 56,3-s-

4-26,8, т. е. отклонение от среднеарифметического значения 41,5 составляет ±35,8%. Соотношение cjc2 практически постоянно, так

как максимальное отклонение от средней величины 1,87 состав­ ляет 3,7%. Следовательно, в распределении участвует не весь ам­ миак, а только тот, который находится в свободном виде.

Хорошее совпадение теории с опытом объясняется тем, что растворы ЫНз являются разбавленными; так, даже при * =

Таблица 12

=0,464 моль/л.

4.Показать, что из уравнения (VII, 10) в применении к иде­ альному раствору следует, что после п экстрагирований в исход­

ном растворе останется вещества

ляемый на каждую операцию объем вещества, при помощи которого произво­

Очевидно, что для п экстрагирований получится искомое урав­

нение.

Из выведенного уравнения следует, что для достижения мак­ симального извлечения необходимы: а) максимально возможная разница в растворимостях; б) возможно большее число операций (при заданном общем количестве экстрагента), причем эффектив­ ность последующих операций быстро уменьшается; в) возможно большее соотношение Ve/Vo. Полной экстракции добиться невоз­

можно, так как при любом п {ф оо) хп Ф 0.

5. На рис. 48 изображена зависимость коэффициента распре­ деления бензойной кислоты между водой и бензолом от концен­ трации ее в бензоле при t = 20.

Так как эта величина практически совпадает с концентрацией, для которой выбрано значение К, то полученное значение примем

за окончательное. Следовательно, в воде останется 0,0083 моль бензойной кислоты, а в бензол перейдет 0,0917 моль.

в. На основании данных, приведенных на рис. 48, вывести урав­ нение (VII, 10) и показать, что бензойная кислота в бензоле ассо­ циирована. Принять, что в воде бензойная кислота имеет нор­

Далее строим график в координатах (lgcc,H,cooH)H]0=

= Ф- (lgCc.H.cooH)c,Ht (Рис. 49).

Продолжая полученную прямую до пересечения с осью орди­ нат, находим

3) указать путь гомогенного перехода от 5%-ного раствора фе-

4)до какой температуры надо нагреть смесь, содержащую 85% воды, чтобы она стала гомогенной?

5)в двух пробирках при t = 70 находится одинаковое количе­

пробирок легче обнаружить расслоение? Для решения восполь­ зоваться правилом рычага;

6)дан раствор, который мутнеет при охлаждении до t ■» 60.

Каким образом определить состав раствора?

7)гомогенная смесь, состоящая из 20 г фенола и 80 г воды, охлаждается до t = 40. Найти состав и количество сопряженных

растворов;

8)сколько надо прибавить воды к 100 г раствора, содержа­

щего 80% фенола, чтобы добиться помутнения, если t = 50?

требуется воды для того, чтобы смесь стала прозрачной?

10) к смеси двух растворов, общий вес которой равен 100 г и в которой водного раствора вдвое больше, чем фенольного, при­ бавляется фенол при t = 35. Сколько надо прибавить фенола,

чтобы количества обоих растворов стали одинаковыми?

2.Ниже приводятся данные по взаимной растворимости воды

ил-нитрогидрохинона:

Найти состав в критической точке, если /кр = 120,2. Расчет произвести аналитически и результаты расчета сопоставить с экс­ периментальным значением (58% воды).

3. На основании данных по взаимной растворимости анилина и воды можно считать, что средняя линия в этом случае является вертикалью.

Определить концентрацию насыщенного раствора анилина в воде при t = 140, если концентрация сопряженного раствора равна

~82% анилина (найдено экстраполяцией), а в критической точке растворения концентрация анилина ~48,5% .

Результат сравнить с экспериментальной величиной (14,11% анилина).