多组分系统热力学习题.ppt

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1、2-2-1含质量分数为w(甲醇)=0.40的甲醇的水溶液,已知其中甲醇的偏摩尔体积V(甲)为39.0cm3·mol1,水的偏摩尔体积V(水)为17.5cm3·mol1,试求溶液的体积质量(密度)(甲醇与水的摩尔质量分别为32.04g·mol1与18.02g·mol1)。(2)p=pA+pB=(6.306+18.56)kPa=24.86kPa解(1)2-3-20℃,101325Pa时,氧气在水中的溶解度为4.490×102dm3·kg1,试求0℃时,氧气在水中溶解的亨利系数kx,O和kb,O。解:由

2、亨利定律pB=kx,BxB。(或pB=kb,BbB),其中B代表氧气。因为0℃,101325Pa时,氧气的摩尔体积为22.4dm3·mol1,所以又2-4-360℃时甲醇(A)的饱和蒸气压83.4kPa,乙醇(B)的饱和蒸气压是47.0kPa,二者可形成理想液态混合物,若液态混合物的组成为质量分数wB=0.5,求60℃时与此液态混合物的平衡蒸气组成。(以摩尔分数表示)。(已知甲醇及乙醇的Mr分别为32.04及46.07。)平衡蒸气组成:解:该液态混合物的摩尔分数系统的总压力p=pA*xA+pB*xB=68.

3、47kPayB=0.822-4-4100℃时,纯CCl4及纯SnCl4的蒸气压分别为1.933×105Pa及0.666×105Pa。这两种液体可组成理想液态混合物。假定以某种配比混合成的这种液态混合物,在外压力为1.013×105Pa的条件下,加热到100℃时开始沸腾。计算:(1)该液态混合物的组成;(2)该液态混合物开始沸腾时的第一个气泡的组成。解:(1)分别以A和B代表CCl4和SnCl4,则pA*=1.933×105Pa;pB*=0.666×105Pa(2)开始沸腾时第一个气泡的组成,即上述溶液的平衡气

4、相组成,设为yB,则yBp=pB=xBpB*yA=1-yB=0.5232-4-5在p=101.3kPa,85℃时,由甲苯(A)及苯(B)组成的二组分液态混合物即达到沸腾。该液态混合物可视为理想液态混合物。试计算该理想液态混合物在101.3kPa及85℃沸腾时的液相组成及气相组成。已知85℃时纯甲苯和纯苯的饱和蒸气压分别为46.00kPa和116.9kPa。解:由该液态混合物可视为理想液态混合物,各组分均符合拉乌尔定律,故p=pA*+(pB*-pA*)xBxA=1-xB=0.220气相组成,由式yA=1-yB=

5、0.1002-4-6在85℃,101.3kPa,甲苯(A)及苯(B)组成的液态混合物达到沸腾。该液态混合物可视为理想液态混合物。试计算该液态混合物的液相及气相组成。已知苯的正常沸点为80.10℃,甲苯在85.00℃时的蒸气压为46.00kPa。解:85℃时,101.3kPa下该理想液态混合物沸腾时(气、液两相平衡)的液相组成,即p=p*A+(p*B-p*A)xB已知85℃时,p*A=46.00kPa,需求出85℃时p*B=?由特鲁顿规则,得vapH*m(C6H6,l)=88.00J·mol1·K1·Tb

6、*(C6H6,l)=88.00J·mol1·K1×(273.15+80.10)K=31.10kJ·mol1再由克—克方程,可求得解得p*B(358.15K)=117.1kPa及p*A(358.15K)=46.00kPa所以101.3kPa=46.00kPa+(117.1-46.00)kPa·xB解得xB=0.7778所以xA=1-xB=1-0.7778=0.2222。2-4-7已知101.325kPa下,纯苯(A)的标准沸点和蒸发焓分别为353.3K和30762J·mol1,纯甲苯(B)的标准沸点和蒸

7、发焓分别为383.7K和31999J·mol1。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。2-4-8液体A和B可形成理想液态混合物。把组成为yA=0.400的蒸气混合物放入一带有活塞的汽缸中进行定温定压压缩(温度为t),已知温度t时pA*、pB*分别为40530Pa和121590Pa。(1)计算刚开始出现液相时的蒸气总压;(2)求组分A和B的液态混合物在101325Pa下沸腾时液相的组成。(2)由式②:101325Pa=40530Pa+(1

8、21590Pa-40530Pa)xB解得xB=0.750解:(1)刚开始凝结时气相组成仍为yA=0.400,yB=0.600,而pB=pyB故p=pB/yB=pB*xB/yB①又p=pA*+(pB*-pA*)xB②联立式①和式②,代入yB=0.6,pA*=40530Pa,pB*=121590Pa解得xB=0.333。再代入①,解得p=67583.8Pa。2-5-120℃下HCl溶于苯中达到气液平衡。

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