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第四章 多组分系统热力学练习题及答案
1. 20 C下HCl溶于苯中达平衡,气相中HCl的分压为101.325 kPa时,溶液中HCl的摩尔分数为0.0425。已知20 C时苯的饱和蒸气压为10.0 kPa,若20C时HCl和苯蒸气总压为101.325 kPa,求100 g笨中溶解多少克HCl。
解:设HCl在苯中的溶解符合Henry定律
2. 60 C时甲醇的饱和蒸气压是84.4 kPa,乙醇的饱和蒸气压是47.0 kPa。二者可形成理想液态混合物。若混合物的组成为二者的质量分数各50 %,求60 C时此混合物的平衡蒸气组成,以摩尔分数表示。
解:质量分数与摩尔分数的关系为
求得甲醇的摩尔分数为
根据Raoult定律
3. 80 C是纯苯的蒸气压为100 kPa,纯甲苯的蒸气压为38.7 kPa。两液体可形成理想液态混合物。若有苯-甲苯的气-液平衡混合物,80 C时气相中苯的摩尔分数
,求液相的组成。
解:根据Raoult定律
4. A,B两液体能形成理想液态混合物。已知在温度t时纯A的饱和蒸气压
,纯B的饱和蒸气压
。
(1) 在温度t下,于气缸中将组成为的A, B混合气体恒温缓慢压
缩,求凝结出第一滴微小液滴时系统的总压及该液滴的组成(以摩尔分数表示)为多少?
(2) 若将A, B两液体混合,并使此混合物在100 kPa,温度t下开始沸腾,求该液态混合物的组成及沸腾时饱和蒸气的组成(摩尔分数)。
解:1. 由于形成理想液态混合物,每个组分均符合Raoult定律; 2. 凝结出第
一滴微小液滴时气相组成不变。因此在温度t
混合物在100 kPa,温度t下开始沸腾,要求
5. 已知101.325kPa下,纯苯(A)的正常沸点和摩尔蒸发焓分别为353.3K和30762J·mol1,纯甲苯(B)的正常沸点和摩尔蒸发焓分别为383.7K和31999J·mol1。苯和甲苯形成理想液态混合物,若有该种液态混合物在101.325kPa,373.1K沸腾,计算混合物的液相组成。
*
解:在373.1K苯的饱和蒸气压为pA,2 ,则
*
pA,2*pA,1
ln()
3072611
()0.5551 8.314373.1353.3
**pA,2=1.7422pA,11.7422p176.525kPa * 在373.1K甲苯的饱和蒸气压为pB,2,则 *
pB319991
ln(*,2)(
pB,18.314373.1
1
850)0.2
383.7
*
pB×p=76.198kPa ,=0.75202
在液态混合物沸腾时(101.325kPa下):
**p=pA,2xA+pB,2(1-xA) ***xA = (p-pB,2) / (pA,2)pB,2
101.32576.198
0250
176.52576.198
xB=0.750
6. 邻二甲苯和对二甲苯形成理想液态混合物,在25℃时,将1mol邻二甲苯与1mol对二甲苯混合,求此混合过程的ΔmixV,Δmix H,Δmix S,Δmix G。 解:Δmix V=0;Δmix H=0;
Δmix S=-RnBlnxB=-8.314J·K1·mol1×2×1mol×ln0.5 =11.5J·K1; Δmix G=RTnBlnxB=-3.43kJ
7. 10 g葡萄糖(C6H12O6)溶于400 g乙醇中,溶液的沸点较纯乙醇的上升0.1428 C。另外有2 g有机物质溶于100 g乙醇中,此溶液的沸点则上升0.1250 C。求此有机物质的相对分子质量。
解:10 g葡萄糖(C6H12O)溶于400 g乙醇中
2 g有机物质溶于100 g乙醇中
8.已知0C,101.325 kPa时,O2在水中的溶解度为溶解度为
。试计算被101.325 kPa,体积分数
的空气所饱和了的水的凝固点较纯水的降低了多少?
;N2在水中的
,
解:为101.325 kPa的空气所饱和了的水中溶解的O2和N2的物质两分别为
查表知水的凝固点降低系数为
,因此
9. 已知樟脑(C10H16O)的凝固点降低系数为。(1)某一溶质相
对分子质量为210,溶于樟脑形成质量分数为5 %的溶液,求凝固点降低多少?(2)另一溶质相对分子质量为9000,溶于樟脑形成质量分数为5 %的溶液,求凝固点降低多少?
解:容易导出质量分数和质量摩尔浓度间的关系
因此,
10.在25 C时,10 g某溶剂溶于1 dm3溶剂中,测出该溶剂的渗透压为
,确定该溶质的相对分子质量。
解:溶剂的渗透压表示为
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