Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Фазовое равновесие «жидкость – пар». Учебно-методическое пособие
.pdf
365
375
385
395
405
415
425
435
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100
T, K
мол. % воды
Рис. 3.15. Диаграмма кипения системы вода – фурфурол
61
Задание 16
Пользуясь приведенной на рис. 3.16 диаграммой состав (мол. %) –
температура (t °С) для системы фтористая кислота – вода, ответьте на
следующие вопросы:
1. Укажите на диаграмме линию жидкости и линию пара. Почему
их так называют? На какие области делят диаграмму эти линии?
2. По какой формуле рассчитывается термодинамическое число
степеней свободы системы? Что такое условное число степеней свободы? Укажите, где на диаграмме точки, в которых система нонвариантна, моновариантна, бивариантна. Обоснуйте свой ответ, используя
правило фаз Гиббса.
3. 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?
4. Сформулируйте II закон Коновалова и проиллюстрируйте на
диаграмме его выполнение для данной системы. Сформулируйте
I закон Коновалова. Почему для данной системы его не применяют?
5. Какая смесь закипит при более низкой температуре: содержащая 15 % кислоты или 15 % воды? Отличается ли состав первых пузырьков пара, образующихся при закипании этих смесей?
6. Смесь паров, содержащая 20 % воды и 80 % фтористой кислоты нагрета до 390 К. При какой температуре в этой смеси начнется
процесс конденсации? Укажите, каким будет состав первых капель
жидкости.
7. При какой температуре полностью превратится в пар смесь,
содержащая 35 % кислоты?
8. Определите количество пара и количество жидкости в молях,
если 30 кмоль раствора, содержащего 20 % воды, нагреты до 325 К.
9. Каковы будут в пределе составы дистиллята и кубового остатка в результате ректификационной перегонки растворов, содержащих,
соответственно 30, 65 и 90 % воды?
62
285
305
325
345
365
385
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100
T, K
мол. % фтористой кислоты
Рис. 3.16. Диаграмма кипения системы
фтористая кислота – вода
63
Задание 17
Пользуясь приведенной на рис. 3.17 диаграммой состав (мол. %) –
температура (t°С) для системы транс-дихлорэтан – метанол, ответьте
на следующие вопросы:
1. Назовите линии на диаграмме. На какие области делят диа-
грамму эти линии?
2. По какой формуле рассчитывается термодинамическое число
степеней свободы системы? Что такое условное число степеней свободы? Укажите, где на диаграмме точки, в которых система нонвариантна, моновариантна, бивариантна. Обоснуйте свой ответ, используя
правило фаз Гиббса.
3. Сформулируйте закон Рауля. Каков характер отклонения от закона Рауля для данной системы? Изобразите схематически, как должна выглядеть для данной системы диаграмма давление – состав. Выделяется или поглощается тепло при образовании раствора из трансдихлорэтана и метанола? Оцените величину сил взаимодействия между одноименными и разноименными частицами в данных растворах.
4. Какая смесь закипит при более низкой температуре: содержащая 5 % транс-дихлорэтана или 5 % метанола? Каким будет состав
первых пузырьков пара, образующихся при закипании каждой из этих
смесей?
5. Нагревают три смеси, содержащие 10, 77 и 90 % трансдихлорэтана. 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 % транс-дихлорэтана и нагретого
до температур 322, 329 и 333 К.
7. Жидкость неизвестного состава конденсируется из паров при
319 К. При добавлении к ней нескольких миллилитров метанола температура начала конденсации понизилась до 318 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 % метанола?
64
314
318
322
326
330
334
338
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100
T, K
мол. % транс-дихлорэтана
Рис. 3.17. Диаграмма кипения системы
транс-дихлорэтан – метанол
65
Задание 18
Пользуясь приведенной на рис. 3.18 диаграммой состав (мол. %) –
температура (t,°С) для системы пентан – гексан, 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.
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 % пентана или 40 % гексана? При какой температуре начнется
кипение смеси, содержащей 80 % гексана?
6. Каков состав первого пузырька пара, образующегося при закипании смеси, содержащей 75 % гексана?
7 Нагревают три смеси, содержащие 10, 35 и 85 % гексана. 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 1 кмоль раствора, содержащего 60 % гексана, нагреть до 324 К.
9. Каковы будут в пределе составы дистиллята и кубового остатка в результате ректификационной перегонки раствора, содержащего
40 % гексана?
66
308
312
316
320
324
328
332
336
340
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100
T, K
мол. % пентана
Рис. 3.18. Диаграмма кипения системы пентан – гексан
67
Задание 19
Пользуясь приведенной на рис. 3.19 диаграммой состав (мол. %) –
температура (t °С) для системы азотная кислота – щавелевый альдегид
(глиоксаль), 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 азотной кислоты и щавелевого
альдегида? Оцените величину сил взаимодействия между одноименными и разноименными частицами в данных растворах.
2. По какой формуле рассчитывается термодинамическое число
степеней свободы системы? Укажите, где на диаграмме точки, в которых система нонвариантна, моновариантна, бивариантна. Обоснуйте
свой ответ, используя правило фаз Гиббса.
3. Сформулируйте I и II законы Коновалова. Подчиняется ли система азотная кислота – щавелевый альдегид этим законам?
4. Какая смесь закипит при более низкой температуре: содержащая 10 % азотной кислоты или 10 % щавелевого альдегида? Каким
будет состав первых пузырьков пара, образующихся при закипании
каждой из этих смесей?
5. Нагревают три смеси, содержащие 4, 32 и 60 % азотной кислоты. 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 80 % азотной кислоты, нагреты
до 370 К.
7. Жидкость неизвестного состава конденсируется из паров при
395 К. При добавлении к ней нескольких миллилитров азотной кислоты температура начала конденсации повысилась до 400 К. Определите
состав жидкости.
8. Какие способы разделения азеотропных смесей вы знаете?
9. Можно ли путем ректификационной перегонки растворов, содержащих 20 и 80 % азотной кислоты соответственно, получить чистую азотную кислоту? Каковы будут в пределе составы дистиллята и
кубового остатка для этих смесей?
68
355
360
365
370
375
380
385
390
395
400
405
0 20 40 60 80 100
T, K
мол. % азотной кислоты
Рис. 3.19. Диаграмма кипения системы азотная кислота – щавелевый
альдегид (глиоксаль)
69
Задание 20
Пользуясь приведенной на рис. 3.20 диаграммой состав (мол. %) –
температура (t °С) для системы бутандиол – бутилацетат (при
р = 10,133·104 Па), 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. Можно ли назвать смесь бутандиол – бутилацетат идеальным
раствором? Каков характер отклонения от закона Рауля для данной
системы? Выделяется или поглощается тепло при образовании раствора из бутандиола и бутилацетата? Изобразите схематически, как
должна выглядеть для данной системы диаграмма давление – состав.
3. Сформулируйте I и II законы Коновалова. Подчиняется ли система бутандиол – бутилацетат этим законам?
4. Какая смесь закипит при более высокой температуре: содержащая 4 % бутандиола или 4 % бутилацетата? Каким будет состав
первого пузырька пара, образующегося при закипании каждой из этих
смесей?
5. Нагревают три смеси, содержащие 100, 60 и 22 % бутилацетата. 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 10 кмоль раствора, содержащего 60 % бутилацетата, нагреть до
392 К.
7. Определите каков исходный состав смеси, которая закипает при
температуре 390 К, если при добавлении к ней нескольких миллилитров бутилацетата температура начала кипения повысилась до 392 К.
8. Можно ли путем однократной перегонки раствора, содержащего 78 % бутандиола, получить чистые бутандиол и бутилацетат?
9. Каковы будут в пределе составы дистиллята и кубового остатка в результате ректификационной перегонки раствора, содержащего
40 % бутандиола?
70
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]