Зависимость давления насыщенного пара муравьиной кислоты от температуры выражается уравнением (7 видео)

Зависимость давления насыщенного пара муравьиной кислоты от температуры выражается уравнением

110. (1/2-00).* Зависимость температуры плавления Sn от давления (в бар) передается выражением t(&3176;С) = 231,8 + 0,0032(P–1). Найти плотность твердого олова ρ тв , учитывая, что Q пл = 7,2 кДж/моль и ρ ж = 6,988 г/см 3 . Молекулярная масса олова 119.
Решение

111. (1/2-05). При 1 бар, 125 о С твердые модификации селен (1) и селен (2) равновесно сосуществуют. Энтропии Se(1) и Se(2) равны соответственно 31 и 42 Дж/К . моль. Полагая теплоемкости этих двух фаз равными, вычислить изменения энергии Гиббса при переходе Se(1) → Se(2) при 25° С. Какая фаза селена устойчива при 25° С: Se(1) или Se(2)?

112. (2/2-06). При давлении 1 атм довели температуру 1 моля кристаллического нафталина до температуры плавления. Какое количество тепла необходимо подвести извне для перевода полученного нафталина в жидкое состояние? Известно, что температура плавления нафталина зависит от давления ( P , атм) следующим образом:

t° C = 79,8 + 0,0373· P + 1,9·10 –6 ·P 2 .

Разность мольных объемов жидкого и твердого нафталина равна
Δ V = 18,69 см 3 /моль.

113. (3/2-97). Давление насыщенного пара (бар) над жидким йодом описывается температурной зависимостью

lgP = –3212/T – 5,193 lgT + 23,705.

Найти теплоемкость газообразного йода, если теплоемкость жидкого йода при температуре кипения 114 °С равна 80,26 Дж/моль·К.

114. (3/Э-01). Давление пара ртути выражается уравнением

lg(Р/торр) = –3328/T – 0,848 lgT + 10,53.

Определить теплоту испарения ртути при температуре кипения (356,66 °С) и удельную теплоемкость жидкой ртути.

115. (1/2-08). Зависимости давления насыщенного пара для твердой и жидкой муравьиной кислоты (в мм рт. ст.) от температуры выражаются уравнениями: lg ⁡ P т в = 12,486 − 3160 T , lg ⁡ P ж = 7,484 − 1860 T . MathType@MTEF@5@5@+=feaagaart1ev2aaatCvAUfeBSjuyZL2yd9gzLbvyNv2CaerbuLwBLnhiov2DGi1BTfMBaeXatLxBI9gBaerbd9wDYLwzYbItLDharqqtubsr4rNCHbGeaGqiVu0Je9sqqrpepC0xbbL8F4rqqrFfpeea0xe9Lq=Jc9vqaqpepm0xbba9pwe9Q8fs0=yqaqpepae9pg0FirpepeKkFr0xfr=xfr=xb9adbaqaaeGaciGaaiaabeqaamaabaabaaGcbaGaciiBaiaacEgacaWGqbWaaSbaaSqaaiaadkebcaWGYqaabeaakiabg2da9iaaigdacaaIYaGaaiilaiaaisdacaaI4aGaaGOnaiabgkHiTmaalaaabaGaaG4maiaaigdacaaI2aGaaGimaaqaaiaadsfaaaGaaiilaiaaywW7ciGGSbGaai4zaiaadcfadaWgaaWcbaGaamOneaqabaGccqGH9aqpcaaI3aGaaiilaiaaisdacaaI4aGaaGinaiabgkHiTmaalaaabaGaaGymaiaaiIdacaaI2aGaaGimaaqaaiaadsfaaaGaaiOlaaaa@54A9@

Рассчитать теплоты испарения, сублимации и плавления. Рассчитать энтропии испарения и сублимации в нормальных точках испарения и сублимации. Рассчитать координаты тройной точки.

116. (3/Э-08). Замечено, что в диапазоне температур от 10 ° С до 25 ° С давление насыщенных паров воды приблизительно следует правилу: «сколько градусов – столько мм рт. ст.». Оцените теплоту испарения воды и температуру кипения воды при атмосферном давлении.

117. (2/2-03). По мотивам книги Роберта Хайнлайна «Фермер в небе»: «Во время полета давление было десять фунтов; теперь капитан Хэтти спустила его до трех, то есть до нормального давления на Ганимеде. Ясно, что трех фунтов кислорода вполне достаточно для жизни; на Земле его, кстати, не больше – остальные двенадцать фунтов приходятся на долю азота. Но когда давление падает так внезапно, вы начинаете судорожно хватать ртом воздух….».
Ганимед – спутник Юпитера, сила тяжести

1/3 земной.
Удастся ли колонистам планеты Ганимед сварить куриное яйцо? Если нет, предложите свой способ, используя подручные средства. Ответ обоснуйте. Температура денатурации белка 62 °С.

Δ f H 298 o MathType@MTEF@5@5@+=feaagaart1ev2aaatCvAUfeBSjuyZL2yd9gzLbvyNv2CaerbuLwBLnhiov2DGi1BTfMBaeXatLxBI9gBaerbd9wDYLwzYbItLDharqqtubsr4rNCHbGeaGqiVu0Je9sqqrpepC0xbbL8F4rqqrFfpeea0xe9Lq=Jc9vqaqpepm0xbba9pwe9Q8fs0=yqaqpepae9pg0FirpepeKkFr0xfr=xfr=xb9adbaqaaeGaciGaaiaabeqaamaabaabaaGcbaGaeuiLdq0aaSbaaSqaaiaadAgaaeqaaOGaamisamaaDaaaleaacaaIYaGaaGyoaiaaiIdaaeaacaWGVbaaaaaa@3CA3@ ,
кДж/моль

S 298 o MathType@MTEF@5@5@+=feaagaart1ev2aaatCvAUfeBSjuyZL2yd9gzLbvyNv2CaerbuLwBLnhiov2DGi1BTfMBaeXatLxBI9gBaerbd9wDYLwzYbItLDharqqtubsr4rNCHbGeaGqiVu0Je9sqqrpepC0xbbL8F4rqqrFfpeea0xe9Lq=Jc9vqaqpepm0xbba9pwe9Q8fs0=yqaqpepae9pg0FirpepeKkFr0xfr=xfr=xb9adbaqaaeGaciGaaiaabeqaamaabaabaaGcbaGaam4uamaaDaaaleaacaaIYaGaaGyoaiaaiIdaaeaacaWGVbaaaaaa@3A27@ ,
, Дж/моль·К

C p , 298 o MathType@MTEF@5@5@+=feaagaart1ev2aaatCvAUfeBSjuyZL2yd9gzLbvyNv2CaerbuLwBLnhiov2DGi1BTfMBaeXatLxBI9gBaerbd9wDYLwzYbItLDharqqtubsr4rNCHbGeaGqiVu0Je9sqqrpepC0xbbL8F4rqqrFfpeea0xe9Lq=Jc9vqaqpepm0xbba9pwe9Q8fs0=yqaqpepae9pg0FirpepeKkFr0xfr=xfr=xb9adbaqaaeGaciGaaiaabeqaamaabaabaaGcbaGaam4qamaaDaaaleaacaWGWbGaaiilaiaaykW7caaIYaGaaGyoaiaaiIdaaeaacaWGVbaaaaaa@3D47@ ,
, Дж/моль·К

118. (2/2-04). Можно ли высушить белье при температуре –10 о С в зимнем приморском городе на открытом воздухе? В этом городе при –10° С влажность воздуха, приведенная в виде давления насыщенных паров воды, колеблется в интервале 2,00 – 2,10 торр. Известно, что:

а) белье всегда «замерзает» при указанной температуре;

б) изменение энергии Гиббса для процесса Н 2 О(ж., –10 °С) → Н 2 О(тв., –10 о С) составляет –212,4 Дж/моль;

в) при –10 °С равновесное давление насыщенных паров над жидкой водой равно 2,149 торр.

119. (1/2-01). Сколько тонн воды может испариться с 1 км 2 влажной земли в ясный безветренный летний день, если считать, что лимитирующий фактор – поступление солнечного тепла, которое составляет в среднем 4,18 Дж/(с· см 2 ) в течение 8-часового дня?

Какой минимальный объем воздуха нужен, чтобы вместить это количество воды при температуре почвы и воздуха 25 °С? Давление насыщенного пара воды при 11,3 °С равно 10 торр, а теплота испарения 2433 Дж/г.

120. (3/Э-06). Коньки, заточенные «под желобок», имеют толщину острия лезвия около 50 мкм.

Оцените температуру плавления льда под спортсменом весом 70 кг на коньках длиной 30 см. Плотность воды 1 г/см 3 , льда – 0,9 г/см 3 . Молекулярная масса воды 18 г/моль .

121. (6/2-01).Оцените температуру, при которой максимальна плотность насыщенных паров серы Т кип (S) = 444.6 °C; T кр (S) = 1040 °C; Δ исп H = 2200 кал/моль. Считать, что Δ исп H не зависит от температуры, а вещество в газовой фазе подчиняется уравнению состояния идеального газа.

122. (5/Э-97). Состояние воды в широком диапазоне температур и давлений достаточно хорошо описывается уравнением Ван-дер-Ваальса:

p = R T V − b − a V 2 MathType@MTEF@5@5@+=feaagaart1ev2aaatCvAUfeBSjuyZL2yd9gzLbvyNv2CaerbuLwBLnhiov2DGi1BTfMBaeXatLxBI9gBaerbd9wDYLwzYbItLDharqqtubsr4rNCHbGeaGqiVu0Je9sqqrpepC0xbbL8F4rqqrFfpeea0xe9Lq=Jc9vqaqpepm0xbba9pwe9Q8fs0=yqaqpepae9pg0FirpepeKkFr0xfr=xfr=xb9adbaqaaeGaciGaaiaabeqaamaabaabaaGcbaGaamiCaiabg2da9maalaaabaGaamOuaiaadsfaaeaacaWGwbGaeyOeI0IaamOyaaaacqGHsisldaWcaaqaaiaadggaaeaacaWGwbWaaWbaaSqabeaacaaIYaaaaaaaaaa@3FFE@ , a = 5,46·10 –6 м 6 ·бар·моль –2 , b = 31·10 –6 м 3 ·моль –1 .

Оценить по этим данным параметры критического состояния воды (P K , T K , V K ). Какой термодинамической вариантностью характеризуется эта точка?

Содержание

Переход между конденсированными фазами
ДЗФКХ07. Методические указания к решению задач домашнего задания по курсу Физическая и коллоидная химия Москва 2005
2. Фазовое равновесие в однокомпонентных системах
Энтальпию испарения жидкости можно приближенно оценить по правилу Трутона, согласно которому молярная энтропия испарения в нормальной точке кипения (при p = 1 атм) приблизительно постоянна:
Зависимость теплоты фазового перехода от температуры описывается уравнением:
🔍 Видео

Видео:Коллигативные свойства растворов. Растворы и их свойства.Скачать

Переход между конденсированными фазами

1.Под давлением 0,1013 МПа лёд плавится при 273 К. Удельный объём льда при 273 К равен 991,1 , воды – 916,6 . Мольная теплота плавления льда D_mН° = 6010 . Вычислите давление, при котором лёд плавится при температуре 271 К.

Ответ: Р = 33,06×10 6 Па.

2.Теплота плавления ртути при температуре тройной точки (234,29 К) D_mН° = 11,8×10 3 . При этой же температуре плотность жидкой ртути равна 13690 , плотность твёрдой ртути – 14193 . Вычислите давление, при котором температура плавления ртути станет равной 235,29 К.

Ответ: Р = 1,951×10 7 Па.

3. При температуре 0 °С мольная теплота плавления льда D_mН° = 6010 . Мольный объём льда равен 19,652 , воды – 18,018 . Определите зависимость температуры плавления льда от давления.

Ответ: = -7,43×10 -8 .

2. Испарение

4.Вычислите теплоту испарения воды при 273,16 и 573,16 К, используя следующие данные:

Т, К	273,16	573,16
V_п,	206,3	0,0215
V_ж,	0,001	0,0014
,	4,385×10 -4	1,201

Ответ: D_vН₁ = 2504×10 3 ; D_vН₂ = 1403×10 3 .

5.При температуре –12,0 °С жидкая SO₂ обладает давлением насыщенного пара Р₁ = 91,38 кПа, а при температуре –8,0 °С – Р₂ = 109,1 кПа. Рассчитайте теплоту испарения SO₂.

Ответ: D_vН = 25,48 .

6.При Р = 133,3 Па температура кипения алюминия 1284 °С, а при Р = 1333 Па – 1487 °С. Рассчитайте теплоту испарения алюминия и температуру кипения при Р = 666,5 Па.

Ответ: D_vН = 258,4 ; T_v = 1420,5 °С.

7. Аргон кипит при температуре –185,6 °С при атмосферном давлении и при –179,0 при Р = 2 атм. Также он кипит при –154,9 °С при Р = 10 атм. и при –141,3 °С при Р = 20 атм. Рассчитайте теплоту испарения для каждой пары температур.

Ответ: D_vН₁ = 7,171 ; D_vН₂ = 6,591 .

8. Рассчитайте температуру кипения воды на вершине горы Эверест (высота 8,84 км; давление 0,365 атм.). Теплота испарения воды D_vН° = 40,67 = const.

Ответ: t = 73,35 °С.

9.При Р = 1 атм. CCl₄ кипит при температуре 349,9 К. При каком давлении температура кипения CCl₄ будет равна 400 К, если теплота испарения тетрахлорметана D_vН° = 30 =const?

Ответ: Р = 3,64 атм.

10. При Р = 1 атм. NH₃ кипит при температуре 239,72 К. При какой температуре аммиак будет кипеть под давлением 2 атм., если его теплота испарения D_vН° = 23,33 = const?

Ответ: T = 254,8 К.

11.В хлороформе растворено вещество, чувствительное к термическому воздействию. Для выделения вещества необходимо испарить СНCl₃ при температуре 0 °С методом вакуумной дистилляции. При каком давлении можно осуществить процесс, учитывая, что при Р = 1 атм. температура кипения хлороформа 334,4 К, а теплота испарения D_vН° = 29,4 = const?

Ответ: Р = 0,093 атм.

12.Нормальная температура кипения хлорбензола (при Р = 1 атм.) равна 405,4 К. При Р = 53320 Па температура кипения хлорбензола составляет 382,2 К. Рассчитайте теплоту и энтропию испарения хлорбензола при Т_v = 405,4 К; температуру кипения хлорбензола при Р = 266,6 Па.

Ответ: D_vН° = 35,65 ; D_vS° = 87,94 ; Т_v = 259,6 К.

13.Зависимость теплоты испарения этана от температуры в интервале от 100 до 200 К выражается уравнением:

D_vН = 22296 – 57,11Т + 0,1028Т 2

Рассчитайте давление паров этана при 155 К, если давление паров этана при 180 К равно 0,07877 МПа.

Ответ: Р = 0,0146МПа.

14. Температурная зависимость давления паров этана в диапазоне от 100 до 200 К выражается уравнением:

lnP(МПа) = 45,8006 – 2681,5 + 0,012366Т – 6,8688lnT

Рассчитайте: давление пара этана при Т = 150 К; теплоту испарения при Т = 125 К. Приняв D_vН₁₂₅ за D_vН°, определите температуру кипения этана при Р = 1 атм. по правилу Трутона.

Ответ: Р = 9674 Па; D_vН₁₂₅ = 16,76 ; Т_v = 188,06 К.

15. Температурная зависимость давления паров ртути выражается уравнением:

lnP(Торр) = 25,7735 – 7769,32 – 1,05576lnT

Рассчитайте: давление пара ртути при 25°С; теплоту испарения при Т = 273 К; температуру кипения ртути при Р = 10 5 Па, используя правило Трутона.

Ответ: Р = 0,245 Па; D_vН₂₇₃ = 62,20 ; Т_v = 659,81 К.

16. Температурная зависимость энтальпии испарения азота выражается уравнением:

При давлении 1 атмосфера азот кипит при 77,33 К. Выведите зависимость lnP от Т. Рассчитайте: давление паров азота при 80 К; температуру кипения азота при Р = 100 Торр.

Ответ: Р = 135142 Па; Т_v = 65,3 К.

3. Сублимация

17.Твёрдый йод при 25 °С имеет теплоту сублимации D_sН° = 62438 . Теплоёмкость газообразного йода 36,90 , твёрдого йода – 54,44 . При температуре 298,15 К давление сублимации йода составляет 0,30844 Торр. Рассчитайте давление сублимации твёрдого йода при 113,6 °С, учитывая: (1) постоянную энтальпию, (2) постоянную теплоёмкость.

Ответ: (1) Р_s = 13358 Па; (2) Р_s = 12429 Па.

18. Вычислите температуру плавления, давление насыщенного пара и теплоту плавления серебра в тройной точке по данным температурной зависимости давления насыщенного пара, если:

— для твёрдого серебра: lgP(Па) = 13,892 – 1,402×10 4 ;

— для жидкого серебра: : lgP(Па) = 13,347 – 1,334×10 4

Ответ: Т_m = 1251 К; Р = 483,8 Па; D_mН = 31053 .

19.Зависимость давления насыщенного пара муравьиной кислоты от температуры выражается уравнением:

— для твёрдой фазы: lgР(Торр) = 12,486 — 3160 ;

— для жидкой фазы: lgР(Торр) = 7,884 — 1860

Вычислите координаты тройной точки (Т и Р) и теплоту плавления в тройной точке муравьиной кислоты.

Ответ: Т = 282,55 К; Р = 2667 Па; D_mН = 24891 .

20.Определите координаты тройной точки (Т и Р) для 1,4-диоксана С₄Н₈О₂, а также – теплоты сублимации, кипения и плавления в этой точке, если:

Твёрдая фаза	Жидкая фаза
Т, К	260,35	298,16
Р, Па	557,2	5538,6

Ответ: Т = 282,1 К; Р = 2843 Па; D_sН = 49,6 ; D_vН = 27,5 ; D_mН = 22,1 .

Видео:Урок 124 (осн). Зависимость температуры кипения жидкости от давленияСкачать

ДЗФКХ07. Методические указания к решению задач домашнего задания по курсу Физическая и коллоидная химия Москва 2005

Название	Методические указания к решению задач домашнего задания по курсу Физическая и коллоидная химия Москва 2005
Анкор	ДЗФКХ07.doc
Дата	25.05.2018
Размер	0.71 Mb.
Формат файла
Имя файла	ДЗФКХ07.doc
Тип	Методические указания #19623
страница	2 из 5

Подборка по базе: составляем задачи..docx, ндфл задача.docx, Сборник ситуационных задач к экзамену по терапии.pdf, % от числа задачи.ppt, Методические указания по выполнению курсовых работ.doc, проектная задача.docx, 8 Задачи и организационная структура РСЧС.doc, Ситуационная задача по географии..docx, 52 урок текстовые задачи.docx, решение задач с помощью линейных уравнений.docx

Видео:Физика. 8 класс. Зависимость температуры кипения от внешнего давления /03.11.2020/Скачать

2. Фазовое равновесие в однокомпонентных системах

Общее условие равновесия фаз в однокомпонентной системе выражается уравнением Клаузиуса – Клапейрона

, (17)
где Н _{ф. п.} – энтальпия фазового перехода первого рода в условиях равновесия фаз (испарение, плавление, возгонка, превращение модификаций); dP/dT – температурный коэффициент давления насыщенного пара; V_m – разность молярных объемов фаз, находящихся в равновесии. Для равновесий: твердое вещество  пар и жидкость  пар в области температур, далеких от критической, при условии, что

(18)

И
нтегрирование уравнения (18) при условии, что  Н _{ф. п .}= const, приводит к уравнению

, (19)

(20)

Значения Н _{ф. п.} в уравнениях (19) и (20) являются средней величиной, справедливой для интервала температур Т₁ — Т₂. Молярные энтальпии возгонки, плавления и испарения при данной температуре связаны уравнением:

Энтальпию испарения жидкости можно приближенно оценить по правилу Трутона, согласно которому молярная энтропия испарения в нормальной точке кипения (при p = 1 атм) приблизительно постоянна:

Зависимость теплоты фазового перехода от температуры описывается уравнением:

где C  и C  — теплоемкости находящихся в равновесии фаз  и . В небольшом интервале температур  С _{ф. п .}= const, тогда

. (21)

С учетом уравнения (21) уравнение (17) в интегральной форме принимает вид

Пример 5. Зависимость давления насыщенного пара от температуры для HCN выражается уравнением: lg p = 9,16 – 1237 / Т . Определить теплоту испарения при температуре кипения.

Решение. При p = 1,013 · 10 5 Па ; Т = Т_{н.т.кип.} и, следовательно,

lg 1,013 · 10 5 = 9,16 – 1237 / Т _н.т.кип ; Откуда, Т _н.т.кип = 299 К .

Для расчета ΔН _исп. воспользуемся уравнением Клаузиуса  Клапейрона:

Найдем dlnp / dT , дифференцируя уравнение зависимости давления пара от температуры:

d ln p / dT = 2,3 · 1237 / Т 2 .

ΔН _исп. = 8,314 · 2,3· 1237 = 23654 Дж/ моль.

Пример 6. Температура кипения бензола при давлении p = 1,013 · 10 5 Па равна

353,3 К. Определить давление пара бензола при 298,2 К.

Решение. Давление пара бензола при Т₁ = 353,3 К равно p ₁ = 1,013 · 10 5 Па.

По правилу Трутона : ΔS_исп. = ΔН_исп./ Т_кип.= 88 Дж / моль·К. Отсюда определим ΔН_исп. : ΔН_исп. = 88 · 353,3 . 10 — 3 = 31,1 кДж / моль .

Подставим эти данные в интегральную форму уравнения Клаузиуса –Клапейрона :

ln (p ₂ / 1,013 · 10 5 ) = (31100 / 8,314) ( 1/ 353,3 – 1 / 298,2 )

Откуда p ₂ = 1,428 · 10 4 Па.

Пример 7. Зависимость давления насыщенного пара (в Торр) от температуры для твердого и жидкого SO₂ выражается уравнениями:

Рассчитать температуру и давление в тройной точке. ( 1 Торр = 1мм.рт. ст. = 133,32 Па )

Решение. Так как для равновесных фаз в тройной точке справедливо условие:

p 0 _ж = p 0 _тв , приравняв приведенные уравнения, вычислим температуру и давление в тройной точке: 10,5916 – 1871,2 / Т = 8,3186 – 1427,7 / Т .

lg p_тр.т. = 8,3186 – 1427,7 / 195,1 = 1,0008 ; p_тр.т. = 0,046 Па .

Задачи
В задачах 46 — 50 рассчитать теплоту испарения при температуре кипения, а также давление насыщенного пара при T = 298 К, если известна зависимость давления насыщенного пара от температуры.

№ задачи	Вещество	Зависимость давления (Па) насыщенного пара от температуры (К)
46	Фреон CCl₂F_{2 (ж)}	lg p = 34,5 — 2406,1/T — 9,26 lgT + 0,0037T
47	TiCl_{4 (}_ж₎	lg p = 8,56 — 1450/T
48	Cl_{2 (}_ж₎	p = 3,38 . 10 6 — 3,37 . 10 4 T + 80,11T 2
49	Br_{2 (}_ж₎	lg p₍_Торр₎ = — 2210/Т — 4,08lg T + 19,82
50	Муравьиная кислота СH₂O₂ _(ж)	lg p_(Торр) = 7,884 — 1860/Т

51. Определить температуру кипения хлорбензола C₆H₅Cl при p = 266,6 Па, если его нормальная температура кипения 405,4 К, а при p= 5,332 . 10 4 Па он кипит при 382,2 К. Вычислить теплоту испарения Н _исп..

52. Энтальпия плавления и плотность жидкой и твердой ртути при температуре тройной точки (234,29 К) равны соответственно 11,8 . 10 3 Дж / кг; 13,690 кг/м 3 ; 14193 кг/м 3 . Вычислить изменение давления, необходимое для изменения температуры плавления ртути на 1 К.

53. Вычислить температуру плавления, давление насыщенного пара при температуре плавления, а также и теплоту плавления серебра ( Н _пл )по данным зависимости давления насыщенного пара (Па) от температуры, если:

1. для твердого серебра lg p = 13,892 — 1,402 . 10 4 / T;

2. для жидкого серебра lg p = 13,347 — 1,334 . 10 4 / T.

54. Рассчитать теплоту возгонки металлического цинка, если теплота плавления Н _пл. при температуре тройной точки (692,7 К) равна 6,908 к Дж /моль, а зависимость теплоты испарения от температуры описывается уравнением:  Н _исп = 133738,66 — 9,972 Т (Дж/моль)

55. Зависимость давления насыщенного пара этилового эфира (C₂H₅)₂O от температуры представлена данными:

T 0 , C	-10	0	10	20	30
р, Торр	114,8	184,4	286,8	432,8	634,8

Построить график зависимости lg p от 1/Т и определить молярную теплоту испарения эфира (по тангенсу угла наклона прямой), а также нормальную температуру кипения.

56. Давления паров воды при 95 и 97 0 С соответственно равны 84513 и 90920 Па. Вычислить теплоту испарения воды (Дж / моль) и количество теплоты, необходимое для испарения

57. Давление паров иода при 90 0 С равно 3572,4 Па, а при 100 0 С – 6065,15 Па. Определить давление паров иода при 115 0 С.

58. Давление паров жидкого аммиака при (- 10 0 С) равно 2,907 . 10 5 Па, а при 0 0 С –

4,293 . 10 5 Па. Определить давление паров жидкого аммиака при температуре (- 5 0 С).

59. Давление насыщенных паров ртути при 90 0 С равно 20,91 Па, а при 100 0 С – 36,16 Па. Определить теплоту испарения 10 кг ртути в указанном интервале температур и давление насыщенных паров ртути при 106 0 С.

60. Вычислить давление насыщенных паров сероуглерода при (- 10 0 С), если давление пара при 0 0 С равно 16929 Па. Удельная теплота испарения сероуглерода равна

61. Температура плавления свинца равна 327,4 0 С, разность молярных объемов свинца в жидком и твердом состояниях 0,66 см 3 / моль, удельная теплота плавления свинца

23,04 Дж /г. Определить изменение температуры плавления при повышении давления по сравнению с нормальным в 10 раз.

62. Температура плавления бензола 5,49 0 С. Разность молярных объемов бензола в жидком и твердом состояниях V = 10,28 см 3 /моль. При какой температуре будет плавиться бензол под давлением 1,013 . 10 7 Па? Удельная теплота плавления бензола равна 125,7 Дж/г.

63. Рассчитать разность молярных объемов для воды (V = V _ж – V _тв.), если при повышении давления на 1 Па температура плавления льда понижается на 7,5 . 10 – 8 град (dT / dp). Удельная теплота плавления льда равна 333,7 Дж / г.

64. Температура плавления кадмия равна 322 0 С, его удельная теплота плавления равна 57400 Дж / кг. Плотности твердого и жидкого кадмия соответственно равны 8366 и 7989 кг / м 3 . Вычислить, на сколько повысится температура плавления кадмия при увеличении давления от 101325 Па до 10132500 Па.
3. Закон распределения. Экстракция

Закон распределения выражается уравнением

где K – константа распределения; С₁ и С₂ – равновесные концентрации данного вещества при Т = const в 1-й и 2- й фазах. Если в фазе 2 вещество ассоциировано n A  (A) _n, то справедливо выражение

. (22)

Закон распределения широко используется для решения задач на экстракцию.

Пусть g ₀ – исходное количество экстрагируемого вещества; V₁ – объем раствора, в котором находится вещество; V₂ – объем растворителя, потребляемого на одно экстрагирование, m – общее число экстрагирований; g ₁, g ₂, …, g _m – количество вещества, остающееся в первоначальном растворе после 1, 2, … m — го экстрагирования; K– константа распределения, которую условились обозначать отношением концентрации раствора, из которого экстрагируется вещество, к концентрации раствора, которым производится экстрагирование. Тогда

. (23)

Пример 8. Коэффициент распределения иода между водой и бензолом равен 0,017. Водный раствор иода, содержащий 1кг I₂ в 1м 3 воды взбалтывают с бензолом. Определить, какое количество I₂ останется в водном растворе:

а) если 1м 3 водного раствора взболтать с 0,05 м 3 бензола ;

б) если 1м 3 водного раствора взболтать последовательно пятью отдельными порциями бензола по 0,01 м 3 каждая.

Решение. а) В первом случае производится всего одно экстрагирование, следовательно, по уравнению: g ₁ = g ₀ ( KV₁ / KV₁ + V₂ )

вычислим количество I₂ , оставшееся в водном растворе:

g ₁ = 1 ( 0,0017 · 1 / 0,0017 · 1 + 0,05 ) = 0,033 кг

Масса экстрагированного йода равна: 1 – 0,033 = 0,967 кг .

б) При пяти экстрагированиях следует применить уравнение:

g ₅ = 1 (0.0017 · 1 / 0,0017 · 1 + 0,01) 5 = 0,000065 кг

Масса экстрагированного иода равна: ( 1 — 0,000065 ) = 0,999935 кг .

Таким образом, при затрате одного и того же количества бензола в первом случае было экстрагировано 96,7 % I₂ , а во втором – практически весь йод полностью.

Пример 9. При изучении распределения уксусной кислоты между четыреххлористым углеродом и водой были получены следующие данные:

№ п/п	Концентрация, моль/л
№ п/п	в CCl ₄ (C ₂ )	в воде (С ₁ )
1	0,292	4,84
2	0,363	5,42
3	0,725	7,98
4	1,070	9,69
5	1,41	10,7

В CCl ₄ уксусная кислота частично ассоциирована. Определить коэффициент ассоциации уксусной кислоты (n) и константу распределения K.

Решение. Представим уравнение (22) в логарифмическом виде:

Составим вспомогательную таблицу:

lg C ₁	0,6848	0,7340	0,9020	0,9863	1,0294
lg C ₂	— 0,5346	— 0,4401	— 0,1397	— 0,0294	— 0,1492

Необходимо построить график зависимости lg C ₂ от lg C ₁ . Угловой коэффициент будет равен n, а отрезок, отсекаемый на оси ординат (- lg K). Из графика получаем следующие результаты: n  2; lg K =1,95; K  89.

65. Константа распределения иода между водой и четыреххлористым углеродом CCl₄ при

Т = 298 К равна 0,0117. В обоих растворителях I₂ имеет одинаковую молярную массу. Какой объем CCl₄ следует взять, чтобы однократным экстрагированием извлечь из 0,5 . 10 3 м 3 водного раствора 99,9; 99,0; 90,0% всего растворенного в нем йода?

66. Константа распределения иода между водой и сероуглеродом CS₂ равна 0,0017. Водный раствор иода, содержащий 1 кг J₂ в 1 м 3 , взбалтывается с CS₂. Какое количество I₂ останется в водном растворе, если: а) 1 м 3 водного раствора взболтать с 0,05 м 3 сероуглерода; б) 1 м 3 водного раствора последовательно взболтать с пятью порциями CS₂ по 0,01 м 3 каждая?

67. Константа распределения сернистого газа SO₂ между водой и хлороформом равна 0,953. Сколько воды нужно добавить к 1 м 3 раствора SO₂ в хлороформе, чтобы извлечь 25% SO₂?

68. Константа распределения лимонной кислоты между водой и эфиром равна 155. Сколько воды нужно добавить к 0,025 м 3 раствора кислоты в эфире, чтобы извлечь 25% кислоты?

69. Водный раствор пикриновой кислоты с концентрацией 0,02 кмоль/м 3 находится в равновесии с раствором этой же кислоты в бензоле. Концентрация бензольного раствора 0,07 кмоль/м 3 . Вычислить константу распределения пикриновой кислоты между бензолом и водой, если в бензольном растворе пикриновая кислота имеет нормальную молярную массу, в воде – частично диссоциирована, причем степень диссоциации равна 0,9.

70. Какое количество иода останется в 0,001 м 3 водного раствора, который был насыщен при 298 К, после взбалтывания его с 0,1 . 10 — 3 м 3 сероуглерода? Растворимость иода в воде 0,001 кг на 3,616 . 10 — 3 м 3 , константа распределения иода между водой и сероуглеродом 0,0017. Молярная масса йода в обоих растворителях одинакова.

71. Константа распределения уксусной кислоты между водой и эфиром равна 1,87. Сколько эфира нужно прибавить к 0,001 м 3 водного раствора, чтобы извлечь из него половину кислоты?

72. К 0,005 м 3 раствора йода в эфире, содержащего 0,0173 кг иода, прибавлено 0,002 м 3 раствора иода в глицерине, содержащего 0,0207 кг иода. Определить концентрацию иода в равновесных растворах, если известно, что константа распределения иода между глицерином и эфиром равна 0,2.

73. При Т = 298 К водный раствор янтарной кислоты, содержащий 12,1 кг/м 3 кислоты, находится в равновесии с эфирным раствором, содержащим 2,2 кг/м 3 кислоты. Какова концентрация эфирного раствора янтарной кислоты, находящегося в равновесии с водным раствором, содержащим 4,84 кг/м 3 кислоты? Янтарная кислота имеет нормальную молярную массу в воде и в эфире.

74. Коэффициент распределения масляной кислоты между водой и амиловым спиртом равен 0,09. Исходная концентрация кислоты в водном растворе равна 0,05 моль/л. С каким объемом амилового спирта необходимо смешать 1 л исходного раствора, чтобы ее остаточная концентрация составила 0,012 моль / л?

75. Экстракцию иодида ртути из водного раствора проводят равными порциями бензола. Для этого смешивают 1 л водного раствора иодида ртути с 0,01 л бензола и после достижения равновесия жидкости отделяют. Сколько необходимо провести таких операций, чтобы снизить содержание иодида ртути с 0,001 моль / л до 0,00001 моль / л, если коэффициент распределения между водой и бензолом равен 0,026?

76. Распределение пероксида водорода в системе «вода – пентанол» характеризуется следующими данными:

С ₁ (вода), моль / л	0,0940	0,6700	0,9110
С ₂ (пентанол), моль / л	0,0134	0,0945	0,1300

Определить среднее значение коэффициента распределения.

77. Определить среднее значение коэффициента распределения диметиламина в системе «вода (С ₁) – бензол (С ₂)» по следующим данным:

С ₁, моль / л

0,0726	0,1979	0,2652
С ₂, моль / л	0,0653	0,1877	0,2501

78. Определить коэффициент ассоциации (n) пикриновой кислоты в системе «вода (С ₁) – хлороформ (С ₂)» по следующим данным:

С ₁, моль / л

0,0207	0,0488	0,0588
С ₂, моль / л	0,0254	0,1090	0,1530

79. Определить коэффициент ассоциации (n) муравьиной кислоты в системе «вода (С ₁) – хлороформ (С ₂)» по следующим данным:

С ₁, моль / л

2,25	17,82
С ₂, моль / л	0,0174	1,131

80. Взбалтывают 1 л воды с 400 мл амилового спирта, содержащими 2,5 г йода. Вычислить количество йода, перешедшего в водный слой. Коэффициент распределения йода между амиловым спиртом и водой равен 230.

81. При изучении распределения салициловой кислоты между бензолом и водой при 25 0 С были получены следующие данные:

С ₁ (вода), моль / л	0,0363	0,0940	0,210	0,558	0,912
С ₂ (бензол), моль / л	0,0184	0,0977	0,329	1,650	4,340

Определить графически значения K и n и написать формулу закона распределения для данного случая.

82. Коэффициент распределения иода между водой и сероуглеродом 0,0017. Водный раствор объемом 100 мл, содержащий 0,2 г/л йода, взболтали с 60 мл сероуглерода. Определить степень извлечения иода (%) при однократном извлечении всей порцией сероуглерода и при трехкратном взбалтывании порциями по 20 мл сероуглерода. Йод имеет нормальную молярную массу в воде и сероуглероде.

83. Коэффициент распределения нормальной масляной кислоты С₃Н₇СООН между хлороформом и водой равен 0,52 при 25 0 С. Какое количество масляной кислоты можно извлечь из 100 мл 0,5 М раствора масляной кислоты в хлороформе при встряхивании его однократно со 100 мл воды и при четырехкратном встряхивании, используя каждый раз по 25 мл воды?

84. В 1 л раствора хлорида ртути (II) в бензоле содержится 0,5 г HgCl ₂. Сколько экстрагирований необходимо сделать водой порциями по 20 мл, чтобы остаток соли в исходном растворе составлял 1 % от первоначального количества? Коэффициент распределения хлорида ртути между бензолом и водой при 25 0 С равен 0,084.

85. При действии на амиловый спирт перманганата калия образуется раствор валериановой кислоты в спирте. Какое количество кислоты можно извлечь из 100 мл полученного раствора, содержащего 3,7 г кислоты, экстракцией 30 мл диэтилового эфира? Коэффициент распределения валериановой кислоты в указанной системе равен 0,043.

86. При синтезе фенилуксусной кислоты часть продукта растворяется в воде. Какое количество кислоты можно извлечь из 100 мл водного раствора, содержащего 2,5 г кислоты, 40 мл экстрагента двукратной экстракцией, если в качестве экстрагента взяли: а) толуол (K = 0,28); б) хлороформ (K = 0,09)? Какой из названных растворителей лучший экстрагент?

87. Для повторного использования отработанных вод, содержание фенола в них необходимо снизить до 0,5 кг / м 3 . Достаточна ли для этого четырехкратная обработка 10 м 3 этих вод бензолом, если каждый раз использовать по 1 м 3 свежего экстрагента? Начальное содержание фенола в отработанных водах равно 8,0 кг / м 3 ; коэффициент распределения фенола в системе вода – бензол равен 0,20.