|
Ответ: 5,75 ■ 10-5 г.
136
#
|
|
В воде
|
В бензоле
|
0,0150
|
0,242
|
0,0195
|
0,412
|
0,0289
|
0,970
|
Найти коэффициент распределения, учтя, что в бензоле кислота растворяется в виде двойных молекул.
Ответ: 0,03.
Воспользовавшись результатом предыдущей задачи, определить, сколько молей бензойной кислоты можно извлечь 10 мл бензола из 100 мл 0,2-м. водного раствора.
Ответ: 0,0162 моль.
137
С2
|
|
0,0159
|
0,5793
|
0,0544
|
1,3821
|
0,2555
|
3,2984
|
0,9053
|
6,9972
|
Приняв, что распределение происходит по закону
определить графически Кип, отложив на оси абсцисс lg С2", а на оси ординат lg С2'.
Ответ. 0,0355; 1,66.
Давление NH3 над 1-н. водным раствором при 25° С равно 13,3 мм рт. ст. Коэффициент распределения КН3 между водой и хлороформом равен 25. Определить количество Г\Н3 в каждой фазе, если 0,03 моль NH3, 50 мл Н20*и 100 мл СНС13 находятся в объеме, равном 500 мл.
Ответ: 2,766 - 10-2; 2.212 • 10~з и 1.387 ■ 10“4 моль.
СОВЕРШЕННЫЕ РАСТВОРЫ 1
Совершенным называется раствор, образованный компонентами, близкими по свойствам. Совершенные растворы образуются без изменения объема и теплосодержания.
Изменение энтропии при образовании совершенного раство ра выражается уравнением
Д S = —R (п\ In N\ + n2 In N2 + n3 In Nz+...). (1)
Для 1 моль двухкомпонентного совершенного раствора
A Sm=—/ДА! In А^+АДпЛД). (2)
Изменение свободной энергии при образовании совершенного раствора
Д F=RT(«1 In N\ + n2 In N2 + n3 In N3 +...). (3)
Для 1 моля двухкомпопентного совершенного раствора
Д Fm = RT(N\ In N\ + N2 In N2). (4)
1 Часто совершенные растворы называют идеальными. Вообще же совершенные и бесконечно разбавленные растворы могут рассматриваться как два типа идеальных растворов.
138
Парциальная молярная свободная энергия t-того компонента совершенного раствора
Fi = F°i + RT\nNi, (5)
где F] — молярная свободная энергия чистого t-того компонента.
Все компоненты совершенного раствора подчиняются закону Рауля, т. е.
Pi = P'fNr (6)
Общее давление пара двухкомпонентного совершенного раствора выражается уравнением
Р = Р\ +(Р°2 — P])Na. (7)
Состав пара над совершенным раствором отличается от состава раствора: в пар переходит в избытке тот компонент, прибавление которого к раствору повышает общее давление пара. На этом основано разделение компонентов совершенного раствора путем дробной перегонки.
Зависимость между составом двухкомпонентного раствора и составом пара выражается уравнением
р\ 1 — х 1 У
где х — мотярная доля второго компонента в растворе;
у — молярная доля второго компонента в паре.
При простой перегонке, когда образующийся пар немедленно отводится и конденсируются, зависимость между составом и количеством исходного раствора и. составом и количеством остатка дается уравнением
1п ———[- сОп
1 — Xol
(9)
где lV7o и W. — количества исходного раствора и остатка соответственно;
л'0 и х — весовые доли более летучего компонента в исходном растворе и остатке;
а — отношение упругости пара более летучего компонента к упругости пара менее летучего
Пример 49. Смешано б.З моль вещества А с 0,3 мо ?ь вещества В при 27° С. Вычислить изменение энтропии и изменение свободной энергии, если известно, что вещества А и В образуют совершенный раствор.
Решение. Для определения AS следует воспользоваться уравнением (2).
AS = —1,987 - 2,3 [0,5 lg — + 0,3 lg-
о.к
0,3
0,8
1,05 кал,'град.
139
Так как при образовании совершенного раствора АН = 0, то
Д F=—Т Д S,
следовательно, в нашем случае
Д F——300-1,05 = —315 кал.
Пример 50. Считая, что СбН6 и С2Н4Вг2 образуют совершенный раствор, определить: 1) молярную долю бензола в парах, если в растворе она равна 0,5; 2) молярную долю бензола в растворе, если в парах она равна 0,5. Давление пара бензола равно 269 мм рт. ст. Давление пара дибромэтана равно 43 мм рт. ст.
Решение. 1) Будем считать первым компонентом дибром- этан, а вторым бензол; тогда в уравнении (8) у будет молярной долей бензола в парах, т. е. той величиной, которую требуется определить. После подстановки из уравнения (8) получаем
269 0,5 _ у
43 0,5 1 —у’
откуда у = 0,862.
2) Теперь в уравнении (8) искомой величиной будет х, которую находим из того же уравнения
269 х 0,5
43 I — лг 0,5 ’
откуда х = 0,138.
Задачи
Определить изменение энтропии при смешении 100 г метилового спирта со 100 г этилового, считая, что они образуют совершенный раствор.
Ответ: 7,118 кал!град
Приняв, что SnCl4 и СС14 образуют совершенный раствор, определить изменение свободной энергии при образовании 500 г раствора, в котором молярная доля SnCl4 равна молярной доле СС14, если температура равна 20° С.
Ответ: —972,5 кал.
Бензол и толуол образуют совершенный раствор. При 30° С давление пара бензола равно 120,2 мм рт. ст., давление пара толуола 36,7 мм рт. ст. Определить давление пара раствора и парциальные давления паров компонентов, если раствор получен путем смешения 100 г бензола со 100 г толуола.
Ответ: 81; 88; 65,03 и 16,85 мм рт. ст.
Считая, что СС14 и SnCl4 образуют совершенный раствор, определить состав раствора, кипящего при 100“ С под дав
но
лением 1 ат. Давление паров СС14 и SnCl4 при 100° С соответственно равны 1150 и 500 .ii.ii рт. ст.
Ответ: 0,274 и 0,726.
Раствор, состоящий из бензо та и толуола, содержит 30% толуола. Определить давление пара раствора и состав пара, выразив его в молярных долях. Давление пара бензола равно 120,2 мм рт. ст., а толуола 36,7 мм рт. ст.
Ответ: 97,99 мм рт. ст.; 0,9 и 0,1.
При 140° С давление пара С6Н5С1 равно 939 .u.u рт. ст., а давление пара С6Н5Вг 497 мм рт. ст. Приняв, что эти вещества образуют совершенный раствор, определить состав раствора, кипящего при 140° С под давлением 1 ат, и состав равновесного с ним пара.
Do'stlaringiz bilan baham: |
