Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Фазовое равновесие «жидкость – пар». Учебно-методическое пособие
.pdf
310
312
314
316
318
320
322
324
326
328
330
0 20 40 60 80 100
T, K
мол. % сероуглерода
Рис. 3.25. Диаграмма кипения системы сероуглерод – ацетон
81
Задание 26
Пользуясь приведенной на рис. 3.26 диаграммой состав (мол. %) –
температура (t °С) для системы бутандиол – бутилацетат (при р = 0,668 ·
·104 Па), 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. 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 бутандиол – бутилацетат?
3. По какой формуле рассчитываетсятермодинамическое 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.
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 10 % бутандиола или 10 % бутилацетата? Отличается ли состав
первых пузырьков пара, образующихся при закипании этих смесей?
6. Смесь паров, содержащая 80 % бутандиолаи 20 % бутилацетата нагрета до 330 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 63 % бутилацетата?
8. Сформулируйте правило рычага. Проиллюстрируйте его на
примере раствора, содержащего 2 % бутилацетата и нагретого до температур 326 и 327 К.
9. Каковы будут в пределе составы дистиллята и кубового остатка в результате ректификационной перегонки растворов, содержащих,
соответственно, 10, 37 и 85 % бутандиола?
82
323
324
325
326
327
328
329
330
0 20 40 60 80 100
T, K
мол. % бутандиола
Рис. 3.26. Диаграмма кипения системы бутандиол – бутилацетат
(при р = 0,668 ·104 Па)
83
Контрольные вопросы
1. Что называется фазой, компонентом, независимым компонен-
том и степенью свободы системы.
2. Как определяется число компонентов системы?
3. Что определяет степень свободы?
4. При каких условиях система имеет минимум степеней свобо-
ды и чему он равен?
5. Сколько степеней свободы обладает система, если точка за-
данного состава находится вне кривой, на кривой, в точке максимума?
6. В чем заключается анализ диаграмм кипения двухкомпонент-
ных систем с помощью правила фаз Гиббса ?
7. Какой раствор называют идеальным, каковы его основные
признаки и при каких условиях он образуется?
8. Что такое давление насыщенного пара?
9. Для каких растворов выполняется закон Рауля?
10. Чем обуславливаются положительные и отрицательные от-
клонения от закона Рауля?
11. Какой может быть тепловой эффект при растворении жидко-
сти в жидкости?
12. Сформулируйте первый закон Коновалова. Как можно продемонстрировать его выполнение на диаграммах «давление пара – состав» и «температура кипения – состав»?
13. Сформулируйте второй закон Коновалова. Что называется
азеотропной смесью?
14. Как рассчитать соотношение между количеством пара и жидкости для системы, изображенной точкой заданного состава, находящейся в области, заключенной между кривыми? Правило рычага.
15. В чем заключается простая перегонка и ректификация? Пояснить различные виды перегонок на диаграммах «температура кипения – состав».
84
Библиографический список
85
1. Вишняков, А. В. Физическая химия / А. В. Вишняков,
Н. Ф. Кизим. – М.: Химия, 2012. – 840 с.
2. Физическая химия. Книга 1. Основы химической термодинамики. Фазовое равновесие: учебник для вузов / Г. В. Булидорова [и др.]. –
М.: КДУ, Университетская книга, 2016. – 516 с.
3. Карякин, Н. В. Основы химической термодинамики / Н. В. Карякин. – М.: Академия, 2003. – 462 с.
4. Стромберг, А. Г. Физическая химия: учебник для вузов /
А. Г. Стромберг, Д. П. Семченко. – М.: Высшая школа, 2003. – 527 с.
5. Салем, Р. Р. Физическая химия. Термодинамика / Р. Р. Салем. –
М.: Вузовская книга, 2004. – 348 [4] с.
6. Уэйлес, С. Фазовые равновесия в химической технологии.
В 2-х ч. / С. Уэйлес. – М.: Мир, 1989. – 304 с.
85
СОДЕРЖАНИЕ
Введение ..................................................................................................... 3
1. ТЕОРЕТИЧЕСКОЕ ВВЕДЕНИЕ ......................................................... 4
1.1. Основные понятия ....................................................................... 4
1.2. Давление насыщенного пара над жидкостью в идеальных
двухкомпонентных системах. Закон Рауля ...................................... 6
1.3. Несовпадение составов жидкости и пара. Первый закон
Коновалова .......................................................................................... 9
1.4. Линия жидкости и линия пара. Условное число степеней
свободы .............................................................................................. 11
1.5. Давление насыщенного пара над жидкостью в реальных
двухкомпонентных системах .......................................................... 14
1.6. Второй закон Коновалова. Азеотроп ....................................... 16
1.7. Взаимосвязь диаграмм давление–состав
и температура–состав ....................................................................... 18
1.8. Правило рычага ......................................................................... 19
1.9. Разделение жидких смесей. Перегонка ................................... 21
2. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ ................................................... 24
2.1. Правила техники безопасности ................................................ 24
2.2. Лабораторная работа. Изучение равновесия
«жидкость – пар» в двухкомпонентных жидких системах .......... 25
3. ИНДИВИДУАЛЬНЫЕ ЗАДАНИЯ К КОЛЛОКВИУМУ
ПО ТЕМЕ «ФАЗОВОЕ РАВНОВЕСИЕ „ЖИДКОСТЬ – ПАР“» ....... 32
Контрольные вопросы ............................................................................. 84
Библиографический список .................................................................... 85
86
УЧЕБНОЕ ИЗДАНИЕ
Галина Викторовна Булидорова
Рамзия Исмагиловна Юсупова
Юрий Генадьевич Галяметдинов
ФАЗОВОЕ РАВНОВЕСИЕ
«ЖИДКОСТЬ – ПАР»
Ответственный за выпуск С. В. Шилова
87
Подписано в печать 21.08.2019
Формат 60´84 1/16
Бумага офсетная
Печать ризографическая
5,12 усл. печ. л.
5,5 уч.-изд. л.
Тираж 100 экз.
Заказ 90/19
Издательство Казанского национального исследовательского
технологического университета
Отпечатано в офсетной лаборатории Казанского национального
исследовательского технологического университета
420015, Казань, К. Маркса, 68
88
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]