Фазовые равновесия в химической технологии - Уэйлес С.
ISBN 5—03—001106—4
Скачать (прямая ссылка):
4.7. Постройте изотермы коэффициентов активности воды относительно мольной доли сахарозы, исходя из приведенных ниже величин осмотического давления водных растворов сахарозы. Для этой системы избыточный объем практически равен нулю во всем диапазоне концентраций.
т Осмотическое давление, атм
моль/1000 г
н2о 0 "С 20 "С 40 °С 60 °С 80 °С
0,100 2,46 2,59 2,66 2,72
0,200 4,72 5,06 5,16 5,44
0,300 7,09 7,61 7,84 8,14
0,400 9,44 10,14 10,60 10,87
0,500 11,90 12,75 13,36 13,67
0,600 14,38 15,39 16,15 16,54
0,700 16,89 18,13 18,93 19,40
0,800 19,48 20,91 21,80 22,33 23,06
0,900 22,12 23,72 24,74 25,27 25,92
1,000 24,83 26,64 27,70 28,37 28,00
4.8. Энтальпия испарения воды рассчитывается по следующему уравнению:
АН„ = 13 425 - 9,91Г + 1,5(Е - 5)Т2 + 4Л6(Е - 7)Г3 ,
Коэффициенты активности 243
где Н измеряется в каль/моль. Найдите уравнение для активности воды в водных растворах как функции повышения температуры кипения.
4.9. Температура замерзания морской воды равна 271,240 К. Определите осмотическое давление морской воды при температуре около 273 К, если температура замерзания чистой воды составляет 273,150 К, молярный объем воды равен 18 мл/моль, а молярная энтальпия таяния льда равна 6000 Дж/моль.
4.10. Рассчитайте отношение фугитивностей /(НгО, жидкость, т = 0)//(НгО, жидкость, т = 0,10459), где т — концентрация НС1, моль/кг, при 273,15 К и атмосферном давлении. Температура замерзания понижается на 0,3684 К. Если замерзание воды происходит в нормальных условиях, АН/ = 6008 Дж/моль и АСР = 38,09 Дж/К ¦ моль. Насколько будет отличаться результат, если пренебречь ДСр?
4.11. Ниже представлены величины понижения температуры замерзания растворов мочевины в воде. Теплота плавления воды при 273,16 К равна 1436,4 кал/моль. Найдите коэффициенты активности воды.
т,
моль мочевины/1000 г
н2о
[NaCl], масс. <%
0,000538
0,004235
0,007645
0,012918
0,01887
0,03084
0,04248
ATf
0,001002
0,007846
0,01413
0,02393
0,03496
0,05696
0,07850
4.12. Ниже представлены температуры замерзания охлаждающих водных соляных растворов. Используя дополнительные данные о теплоемкости, определите коэффициенты активности воды в диапазоне концентраций вплоть до эвтектической. [Данные Lange Handbook of Chemistry, 1973 и CRC Handbook of Chemistry and Physics, 1979.]
Температура замерзания растворов хлорида натрия
[NaCl], масс. % Удельная масса Температура замерзания (г/л) при 15 °С
(59 °F)----
"С °F
Удельная масса (г/л) при 15 °С (59 °F)
Температура замерзания
°С
°F
12 1,089 -8,17 17,3
13 1,097 -9,03 15,7
14 1,104 -9,94 14,1
15 1,112 - 10,88 12,4
16 1,119 - 11,90 10,6
17 1,127 -12,93 8,7
18 1,135 - 14,03 6,7
19 1,143 - 15,21 4,6
20 1,152 - 16,46 2,4
21 1,159 - 17,78 + 0,0
22 1,168 - 19,19 -2,5
23 1,176 -20,69 - 5,2
23,3(эвт.) 1,179 -21,13 -6,0
24 1,184 - 17,0а + 1,4а
25 1,193 - 10,4а 13,3а
26 1,201 -2,3а 27,9а
26,3 1,203 0,0а 32,0а
а) Температуры насыщения дигидрата хлорида натрия; при этих температурах ЫаС1 • 2Н20 выделяется, оставляя раствор эвтектического состава (эвт.).
Удельная теплоемкость льда (Дикинсон — Осборн, 1915)
Температура, Ср,
°С кал/г/°С
31,8 •23,7 24,5 20,8 14,8 14,6 11,0 -8,1 -4,3 -4,5 -4,9 -2,6 -2,2
0,4454 0,4599 0,4605 0,4668 0,4782 0,4779 0,4861 0,4896 0,4989 0,4984 0,4932 0,5003 0,5018
0 1,000 0,00 32,0
1 1,007 -0,58 31,0
2 1,014 - 1,13 30,0
3 1,021 - 1,72 28,9
4 1,028 -2,35 27,8
5 1,036 -2,97 26,7
6 1,043 -3,63 25,5
7 1,051 -4,32 24,2
8 1,059 -5,03 22,9
9 1,067 - 5,77 21,6
10 1,074 -6,54 20,2
11 1,082 -7,34 18,8
Удельная теплоемкость воды при температуре ниже 0 °С (Мартинетти, 1890)
1,0119 1,0113 1,0105 1,0102 1,0097 1,0092 (Барнз, 1902) 1,0155
244 Глава 4
4.13. Температуры кипения водных растворов ЫаОН при атмосферном давлении равны
[NaOH], масс. % 20 30 40 50 60 Температура кипения, °F 221 233 249 288 305
В этом температурном интервале энтальпию воды можно принять независимой от давления. Определите коэффициенты активности воды при различных температурах.
4.14. Ниже указана взаимная растворимость (масс. %) фурфурола (А) и воды (В) при различных температурах [663].
А В Т, °С А В Т, °С А В т, "С
7,9 92,1 10 14,8 85,2 80 91,4 8,6 60
8,3 91,7 20 16,6 83,4 90 92,4 7,6 50
8,8 91,2 30 18,4 81,6 97,9 93,3 6,7 40
9,5 90,5 40 84,1 15,9 97,9 94,2 5,8 30
10,4 89,6 50 86,7 13,3 90 95,2 4,8 20
11,7 88,3 60 88,7 11,3 80 96,1 3,9 10
13,2 86,8 70 90,3 9,7 70
а) Определите коэффициенты активности для каждого условия равновесия.
б) Подберите эмпирические уравнения к кривым, характеризующим зависимость параметров уравнения ван Лаара от температуры.
4.15. Ниже указано давление пара водного раствора КНСОз при 100 °С в виде функции мольной доли соли (х).
xsalt атм xsalt я? атм
0,0089 0,9847 0,0822 0,8263
0,0176 0,9689 0,0970 0,7895
0,0346 0,9224 0,1253 0,7237
0,0510 0,8979 0,1519 0,6392
0,0668 0,8629
а) Определите коэффициент активности воды при нескольких концентрациях.
