Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Фазовое равновесие «жидкость – пар». Учебно-методическое пособие
.pdf
30
40
50
60
70
80
0 20 40 60 80 100
t, C
мол. % четыреххлористого углерода
Рис. 3.5. Диаграмма кипения системы
диэтиловый эфир – четыреххлористый углерод
41
Задание 6
Пользуясь приведенной на рис. 3.6 диаграммой состав (мол. %) –
температура (t°С) для системы хлороформ – бензол, ответьте на следующие вопросы:
1. Сформулируйте I закон Коновалова и проиллюстрируйте на
диаграмме кипения для данной системы его выполнение.
2. Исходя из диаграммы кипения, определите характер отклонения этой системы от закона Рауля. Оцените величину сил взаимодействия между одноименными и разноименными частицами в данных
растворах. Изобразите схематически, как должна выглядеть для данной системы диаграмма давление – состав.
3. Определите условное число термодинамических степеней свободы для системы, содержащей 40 % бензола при 73 °С. Есть ли на
диаграмме точки, в которых условное число степеней свободы равно
нулю? Обоснуйте свой ответ.
4. Укажите, какие составы закипают при температурах соответственно 65, 70 и 75 градусов. Каким будет состав первого пузырька
пара, образующегося при закипании каждой из этих смесей?
5. Смесь паров, содержащая 80 % хлороформа и 20 % бензола
нагрета до 80 градусов. При какой температуре в этой смеси начнется
процесс конденсации? Укажите, каким будет состав первых капель
жидкости. Если эту смесь охладить до 70 градусов, то какими тогда
будут составы жидкости и пара?
6. Определите количество пара и количество жидкости в молях,
если 10 кмолей раствора, содержащего 20 % бензола, нагреты до
71 °С.
7. Какие типы перегонки Вы знаете? Проиллюстрируйте суть их
на диаграмме кипения.
8. Можно ли путем однократной перегонки раствора, содержащего 80 % бензола получить чистый бензол?
9. Каковы будут в пределе составы дистиллята и кубового остатка в результате ректификационной перегонки раствора, содержащего
60 % хлороформа?
42
60
65
70
75
80
0 20 40 60 80 100
t, C
мол. % хлороформа
Рис. 3.6. Диаграмма кипения системы хлороформ – бензол
43
Задание 7
Пользуясь приведенной на рис. 3.7 диаграммой состав (мол. %) –
температура (t °С) для системы этилацетат – этанол, ответьте на следующие вопросы:
1. Определите характер отклонения этой системы от закона Рауля. Изобразите схематически, как должна выглядеть для данной системы диаграмма давление – состав. Выделяется или поглощается
тепло при образовании раствора из этилацетата и этанола? Оцените
величину сил взаимодействия между одноименными и разноименными частицами в данных растворах.
2. Сформулируйте правило фаз Гиббса. Что такое условное число
степеней свободы? Укажите на диаграмме точки, в которых условное
число степеней свободы равно 0; 1; 2. Охарактеризуйте систему в этих
точках.
3. Сформулируйте I и II законы Коновалова. Подчиняется ли система этилацетат – этанол этим законам?
4. Какая смесь закипит при более низкой температуре: содержащая 10 % этилацетата или 10 % этанола? Каким будет состав первых
пузырьков пара, образующихся при закипании каждой из этих смесей?
5. Нагревают три смеси, содержащие 15, 45 и 90 % этанола.
Определите, при какой температуре в каждой из них исчезает последняя капля жидкости и укажите каким будет состав этой капли в каждом случае.
6. Определите количество пара и количество жидкости в молях,
если 8 кмоль раствора, содержащего 90 % этанола, нагреты до 75,6 °С.
7. Определите каков исходный состав смеси, которая закипает
при 75 °С, если при добавлении к ней нескольких миллилитров этанола ее температура начала кипения понизилась до 74 °С?
8. Какие способы разделения азеотропных смесей вы знаете?
9. Можно ли путем ректификационной перегонки растворов, содержащих 20 и 70 % этанола соответственно, получить чистый этанол? Каковы будут в пределе составы дистиллята и кубового остатка
для этих смесей?
44
70
71
72
73
74
75
76
77
78
79
80
0 20 40 60 80 100
t, C
мол. % этанола
Рис. 3.7. Диаграмма кипения системы этилацетат – этанол
45
Задание 8
Пользуясь приведенной на рис. 3.8 диаграммой состав (мол. %) –
температура (t °С) для системы ацетон – уксусная кислота, ответьте на
следующие вопросы:
1. Назовите линии на диаграмме. На какие области делят диа-
грамму эти линии?
2. Какой раствор называют идеальным? Подчиняется ли данная
система условиям идеальности? Если нет, то каков характер отклонения от идеальности для данной системы? Изобразите схематически,
как должна выглядеть для данной системы диаграмма давление – состав. Оцените величину сил взаимодействия между одноименными и
разноименными частицами в растворах ацетон – уксусная кислота.
3. Что такое термодинамическое число степеней свободы системы? По какой формуле оно рассчитывается? Что такое условное число
степеней свободы? Укажите на диаграмме точки, в которых условное
число степеней свободы равно 0; 1; 2. Охарактеризуйте систему в этих
точках, указав, какие фазы находятся в равновесии.
4. Сформулируйте I закон Коновалова и проиллюстрируйте на
диаграмме его выполнение для данной системы. Сформулируйте
II закон Коновалова. Почему для данной системы его не применяют?
5. Какая смесь закипит при более низкой температуре: содержащая 40 % ацетона или 40 % кислоты? При какой температуре начнется
кипение смеси, содержащей 80 % уксусной кислоты?
6. Каков состав первого пузырька пара, образующегося при закипании смеси, содержащей 15 % уксусной кислоты?
7. Нагревают три смеси, содержащие 10, 35 и 85 % уксусной кислоты. Определите, при какой температуре в каждой из них исчезает
последняя капля жидкости, и укажите, каким будет состав этой капли
в каждом случае.
8. Определите количество пара и количество жидкости в молях,
если 4 кмоль раствора, содержащего 70 % уксусной кислоты, нагреть
до 70 °С.
9. Каковы будут в пределе составы дистиллята и кубового остатка в результате ректификационной перегонки раствора, содержащего
40 % уксусной кислоты?
46
55
65
75
85
95
105
115
0 20 40 60 80 100
t, C
мол. % ацетона
Рис. 3.8. Диаграмма кипения системы ацетон – уксусная кислота
47
Задание 9
Пользуясь приведенной на рис. 3.9 диаграммой состав (мол. %) –
температура (t °С) для системы хлороформ – ацетон, ответьте на следующие вопросы:
1. Какой раствор называют идеальным? Подчиняется ли данная
система условиям идеальности? Если нет, то каков характер отклонения от идеальности для данной системы? Изобразите схематически,
как должна выглядеть для данной системы диаграмма давление – состав. Выделяется или поглощается тепло при образовании раствора из
хлороформа и ацетона? Оцените величину сил взаимодействия между
одноименными и разноименными частицами в данных растворах.
2. Что такое термодинамическое число степеней свободы системы? Укажите на диаграмме точки, в которых условное число степеней
свободы равно 0; 1; 2. Охарактеризуйте систему в этих точках, указав,
какие фазы находятся в равновесии.
3. Сформулируйте II закон Коновалова и проиллюстрируйте на
диаграмме его выполнение для данной системы. Сформулируйте
I закон Коновалова. Почему для данной системы его не применяют?
4. Какая смесь закипит при более низкой температуре: содержащая 10 % хлороформа или 10 % ацетона? Каким будет состав первых
пузырьков пара, образующихся при закипании каждой из этих смесей?
5. Нагревают три смеси, содержащие 20, 75 и 85 % хлороформа.
Определите, при какой температуре в каждой из них исчезает последняя капля жидкости, и укажите, каким будет состав этой капли в каждом случае.
6. Сформулируйте правило рычага. Проиллюстрируйте его на
примере раствора, содержащего 20 % хлороформа и нагретого до температур 59,4; 60; 60,6 оС.
7. Жидкость неизвестного состава закипает при 63 °С. При добавлении к ней нескольких миллилитров ацетона температура начала
кипения понизилась до 62 °С. Определите состав жидкости.
8. Какие способы разделения азеотропных смесей вы знаете?
9. Каковы будут в пределе составы дистиллята и кубового остатка в результате ректификационной перегонки растворов, содержащих
40 и 80 % хлороформа?
48
56
57
58
59
60
61
62
63
64
65
0 20 40 60 80 100
t, C
мол. % хлороформа
Рис. 3.9. Диаграмма кипения системы хлороформ – ацетон
49
Задание 10
Пользуясь приведенной на рис. 3.10 диаграммой состав (мол. %) –
температура (t °С) для системы толуол – уксусная кислота, ответьте на
следующие вопросы:
1. Сформулируйте правило фаз Гиббса. Что такое условное число
степеней свободы? Укажите на диаграмме точки, в которых условное
число степеней свободы равно 0; 1; 2. Охарактеризуйте систему в этих
точках.
2. Определите характер отклонения этой системы от закона Рауля. Изобразите схематически, как должна выглядеть для данной системы диаграмма давление – состав. Выделяется или поглощается
тепло при образовании раствора из толуола и уксусной кислоты?
3. Сформулируйте I и II законы Коновалова. Подчиняется ли система толуол – уксусная кислота этим законам?
4. Какая смесь закипит при более низкой температуре: содержащая 15 % толуола или 15 % кислоты? Каким будет состав первых пузырьков пара, образующихся при закипании каждой из этих смесей?
5. Нагревают три смеси, содержащие 10, 65 и 90 % толуола.
Определите, при какой температуре в каждой из них исчезает последняя капля жидкости, и укажите, каким будет состав этой капли в каждом случае.
6. Определите состав раствора, который закипает при температуре 105 °С, если при добавлении нескольких миллилитров толуола к
этому раствору температура кипения его снизилась до 104 °С.
7. Определите количество пара и количество жидкости в молях,
если 10 кмоль раствора, содержащего 70 % уксусной кислоты, нагреты
до температуры 104 °С.
8. Можно ли путем однократной перегонки раствора, содержащего 65 % толуола получить чистый толуол и чистую уксусную кислоту?
9. Каковы будут в пределе составы дистиллята и кубового остатка в результате ректификационной перегонки раствора, содержащего
10 % толуола?
50
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]