Основы физической химии - Еремин В.В.
Скачать (прямая ссылка):
8-13. Оцените растворимость серы в бензоле при 50 °С, если известно, что:
АплНмон = 1.26 кДжмоль1 при 119 °С, АНромб^мон = 0.36 кДжмоль-1 при 95.5 °С; разность мольных теплоемкостей: АС^мон/ромб = -0.98 + 3.0Ы0-3Т, АС^жидк/ мон = -0.67 - 6.1Ы0-3Т. В растворе сера находится в виде Б8.
8-14. Покажите, что в бинарной системе, компоненты которой образуют идеальный жидкий раствор, невозможно существование азеотропа.
8-15. Покажите, при каких отклонениях от идеальности (положительных или отрицательных) возможно расслаивание регулярного раствора. Объясните, почему купол расслаивания (кривая взаимной растворимости) в этом случае симметричен относительно х = 0.5.
8-16. Рассчитайте, при каком значении энтальпии смешения регулярного раствора критическая температура расслаивания равна:
а) 300 К;
б) 400 К.
8-17. Определите состав и температуру кипения азеотропа, если компоненты А и В образуют регулярный раствор, параметр взаимодействия равен g0. Давления паров чистых компонентов в интервале температур Т1 + Т2 описываются уравнениями:
1п Ра = <Ла - Ьа/Т, 1п рв = ав - Ьв/Т.
Глава 2. Приложения химической термодинамики
141
8-18. Бензол и циклогексан образуют регулярный раствор с параметром взаимодействия 2000 Джмоль- . Определите состав и температуру кипения образующегося азеотропа, если давления паров бензола и цикло-гексана описываются уравнениями Антуана:
1п рс6н6(Торр) = 15.90 - 2789/(Т - 52.4), 1п рс6н12(Торр) = 15.75 - 2766/(Т - 50.5).
8-19. Рассчитайте состав азеотропа, образующегося в системе А-В, если параметр взаимодействия регулярного раствора равен 3600 Джмоль-1, а давления насыщенных паров компонентов
1п РА(Торр) = 21.64 - 5232/Т,
1п РВ(Торр) = 17.12 - 3705/7.
8-20. На рисунке изображены концентрационные зависимости энергий Гиббса двух растворов при различных температурах. Что можно сказать об устойчивости этих растворов в указанном интервале температур?
А
Т1
в
А
Т2
в
О
О
8-21. На рисунке изображена концентрационная зависимость энергии Гиббса некоторого раствора при температуре Т. Охарактеризуйте фазовое состояние системы при составах х1, х2, х3.
А х1 х2 х 3 в
О
142
Глава 2. Приложения химической термодинамики
8-22. На рисунке представлены энергии Гиббса трех соединений ЛВ, Л2В3, ЛВ2 при двух температурах Т1 и Т2. Определите, при какой температуре фаза Л2в3 будет неустойчива по отношению к соседним фазам. Обоснуйте ваш выбор.
A
Ti
AB AB2
B
A
T2 AB AB2
B
G
G
8-23. Концентрационная зависимость AG°(x, T = const), x = 0 1, некоторой фазы описывается полиномом
AfG° = a + blnx + cx2, a, b > 0.
Какие ограничения накладываются на величину c, если данная фаза устойчива во всей области составов?
8-24. Концентрационная зависимость AG°(x, T = const), x = 0.2 0.7, некоторой фазы описывается полиномом
AfG° (кДжмоль-1) = -10.0 + 8.2x2 + 7.2x3.
Будет ли данная фаза устойчива в указанной области составов?
8-25. Иногда при оценках термодинамических свойств соединений их стандартные энтальпии и энтропии образования рассчитывают как средние значения между соответствующими свойствами двух соседних соединений. Покажите, что при таком способе расчета соединение AB2 будет находиться в состоянии безразличного равновесия относительно AB и AB3.
8-26. Может ли фаза вещества существовать за пределами области ее термодинамической устойчивости? Если - «нет», то почему, если «да» - то при каких условиях?
8-27. С помощью приведенной на рисунке фазовой диаграммы системы Li-Si определите, что будет представлять собой сплав 1 г Li и 1.714 г Si:
а) медленно охлажденный от 700 K до комнатной температуры;
б) закаленный от 700 K.
Глава 2. Приложения химической термодинамики
143
1800 ¦ 1600 ¦ ^ 1400 ¦
п.
Й 1200 ¦
п.
uj
a
s
н 1000 ¦
800 600
400 ¦
0.0 Li
ся
со
0.1
0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7
0.8 0.9
1.0
Si
8-28. Для системы Li-Si изобразите схематично температурные зависимости энергий Гиббса твердых фаз в интервале 500--800 К.
8-29. С помощью приведенной на рисунке фазовой диаграммы системы Zr-B определите, что будет представлять собой сплав с содержанием 8 мол. % Zr:
а) медленно охлажденный от 1800 К до комнатной температуры;
б) закаленный от 1800 К.
1600-И
m
m
0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1.0
мольная доля (х) компонента b в системе a-b
x
0
8-30. Для системы 2г-В изобразите схематично температурные зависимости энергий Гиббса твердых фаз в интервале 600--1800 К.
144
Глава 2. Приложения химической термодинамики
§ 9. Химическое равновесие
Химическое равновесие - такое состояние системы при фиксированных естественных переменных, при котором ее характеристическая функция минимальна. Если в системе протекает обратимая химическая реакция, то при равновесии скорости прямой и обратной реакций равны, и с течением времени не происходит изменения количеств реагирующих веществ в реакционной смеси.
Как было показано в § 4, 5, самопроизвольное протекание химической реакции характеризуется положительным значением химического сродства и сопровождается уменьшением энергии Гиббса системы. Условие химического равновесия записывается в виде
