Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Фазовое равновесие «жидкость – пар». Учебно-методическое пособие
.pdf
98
103
108
113
118
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100
t, C
мол. % толуола
Рис. 3.10. Диаграмма кипения системы толуол – уксусная кислота
51
Задание 11
Пользуясь приведенной на рис. 3.11 диаграммой состав (мол. %) –
температура (t °С) для системы ацетон – бензол, ответьте на следующие вопросы:
1. В чем отличия идеального и реального растворов? Какие реальные системы по свойствам близки к 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.
2. Назовите линии на диаграмме. На какие области делят диаграмму эти линии?
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. Сформулируйте II закон
Коновалова. Подчиняется ли система ацетон – бензол этим законам?
5. Какая смесь закипит при более низкой температуре: содержащая 25 % бензола или 25 % ацетона? При какой температуре начнется
кипение смеси, содержащей 50 % бензола?
6. Каков состав первого пузырька пара, образующегося при закипании смеси, содержащей 50 % бензола? Если эту смесь нагреть до
66 градусов, то каким тогда будет состав пара?
7. Нагревают три смеси, содержащие 5, 35 и 85 % бензола. 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 30 кмоль раствора, содержащего 80 % бензола, нагреть до 74 °С.
9. Каковы будут в пределе составы дистиллята и кубового остатка в результате ректификационной перегонки раствора, содержащего
70 % бензола?
52
55
60
65
70
75
80
0 20 40 60 80 100
t, C
мол. % ацетона
Рис. 3.11. Диаграмма кипения системы ацетон – бензол
53
Задание 12
Пользуясь приведенной на рис. 3.12 диаграммой состав (мол. %) –
температура (t °С) для системы метанол – четыреххлористый углерод,
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 метанола и четыреххлористого углерода? 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 метанол – четыреххлористый углерод этим законам?
4. Какая смесь закипит при более низкой температуре: содержащая 10 % метанола или 10 % четыреххлористого углерода? Каким будет состав первых пузырьков пара, образующихся при закипании каждой из этих смесей?
5. Нагревают три смеси, содержащие 10, 45 и 90 % четыреххлористого углерода. 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 20 кмоль раствора, содержащего 70 % четыреххлористого углерода, нагреты до 335 К.
7. Определите, каков исходный состав смеси, которая закипает
при 332 К, если при добавлении к ней нескольких миллилитров метанола ее температура начала кипения повысилась?
8. Какие способы разделения азеотропных смесей вы знаете?
9. Можно ли путем ректификационной перегонки растворов, содержащих 20 и 70 % четыреххлористого углерода соответственно, получить чистый метанол? Каковы будут в пределе составы дистиллята
и кубового остатка для этих смесей?
54
325
330
335
340
345
350
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100
T, K
мол. % метанола
Рис. 3.12. Диаграмма кипения системы
метанол – четыреххлористый углерод
55
Задание 13
Пользуясь приведенной на рис 3.13 диаграммой состав (мол. %) –
температура (t °С) для системы метанол – бензол, ответьте на следующие вопросы:
1. Сформулируйте I и II законы Коновалова. Подчиняется ли си-
стема метанол – бензол этим законам?
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 80 % бензола при 353 К. Есть ли на
диаграмме точки, в которых условное число степеней свободы равно
нулю? Обоснуйте свой ответ.
4. Укажите, какие составы закипают при температурах соответственно 332 и 345 К. Каким будет состав первого пузырька пара, образующегося при закипании каждой из этих смесей?
5. Смесь паров, содержащая 20 % метанола и 80 % бензола
нагрета до 355 К. При какой температуре в этой смеси начнется процесс конденсации? Укажите, каким будет состав первых капель жидкости. Если эту смесь охладить до 345 К, то какими тогда будут составы жидкости и пара?
6. Определите количество пара и количество жидкости в молях,
если 30 кмолей раствора, содержащего 20 % бензола, нагреты до 333 К.
7. Какие типы перегонки вы знаете? Проиллюстрируйте их суть
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
20 % бензола?
56
325
330
335
340
345
350
355
360
365
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100
T, K
мол. % метанола
Риc. 3.13. Диаграмма кипения системы метанол – бензол
57
Задание 14
Пользуясь приведенной на рис. 3.14 диаграммой состав (мол. %) –
температура (t °С) для системы уксусная кислота – бензол, 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 уксусная кислота – бензол.
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 % бензола или 40 % кислоты? При какой температуре начнется
кипение смеси, содержащей 85 % уксусной кислоты?
6. Каков состав первого пузырька пара, образующегося при закипании смеси, содержащей 15 % бензола?
7. Нагревают три смеси, содержащие 10, 35 и 65 % 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 6 кмоль раствора, содержащего 50 % уксусной кислоты, нагреть
до 378 К.
9. Каковы будут в пределе составы дистиллята и кубового остатка в результате ректификационной перегонки раствора, содержащего
40 % уксусной кислоты?
58
370
375
380
385
390
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100
T, K
мол. % уксусной кислоты
Рис. 3.14. Диаграмма кипения системы
уксусная кислота – бензол
59
Задание 15
Пользуясь приведенной на рис. 3.15 диаграммой состав (мол. %) –
температура (t °С) для системы вода – фурфурол, ответьте на следующие вопросы:
1. Изобразите схематически, как должна выглядеть для данной
системы диаграмма давление – состав. Определите характер отклонения этой системы от закона Рауля. Выделяется или поглощается тепло
при образовании раствора из воды и фурфурола? 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 2 % воды или 2 % фурфурола? Каким будет состав первых пузырьков пара, образующихся при закипании каждой из этих смесей?
5. Нагревают три смеси, содержащие 10, 92 и 98 % воды. 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 % воды и нагретого до температур
377, 395 и 425 К.
7. Жидкость неизвестного состава конденсируется из паров при
372 К. При добавлении к ней нескольких миллилитров фурфурола
температура начала конденсации повысилась до 375 К. 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 % воды?
60
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]