Файл: LR_T_d_svoistva_rastvorov_neehlektrolitov (1).pdf

Аддитивная зависимость имеет линейный характер, она предполагает механический характер смешения без взаимодействия компонентов раствора.

. (25)

Образование раствора из компонентов – процесс самопроизвольный, протекающий при постоянных давлении и температуре, поэтому условием образования раствора является убыль энергии Гиббса Gсм < 0 .

Уменьшение энергии Гиббса может быть обусловлено и энтальпийным Нсм и энтропийным вкладом Sсм, т.к.

Примеры решениязадач.

Пример 1. Рассчитать плотность водного раствора, содержащего 40 масс% метилового спирта, если = 17,5 см3, = 37,8 см3 .

Решение: Плотность раствора рассчитывается по формуле :

, где g - массу раствора примем равной 100г

,а объем этой массы раствора определяется по формуле Гиббса-Дюгема (15):

Сучетом массового процентного содержания компонентов в растворе найдем числа молей этих компонентов (4):

Пример 2. При 293,2 К плотность 60% -ного водного раствора метилового спирта 0,8946 г/мл. Вычислите объем 1 моля раствора.

Решение: Вычисляем объем 1 г раствора, т.е. удельный объем Vуд:

10

Vуд = 1 / = 1/ 0,8946 = 1,118 мл / г

Рассчитываем объем 1 моля раствора ( Vm) по формуле:

Vm = Vуд . M ,

где М - средняя молекулярная масса раствора

М = хСН3ОН МСН3ОН + хН2о МН2О;

Определяем мольные доли (7) компонентов хСН3ОН и хН2О, принимая массу

раствора за 100 грамм

;

хН2О = 1 - хСН3ОН = 1 - 0,458 = 0,542

М = 0,458 . 32 + 0,542 . 18 = 24,41 г/ моль

Vm = 1,118 . 24,41 = 27,29 мл / моль

Пример 3. Определить изменение энтальпии, энтропии и энергии Гиббса, а также изменение парциальных молярных энтальпий при образовании 1 кг раствора таллия ( компонент 1) и ртути ( компонент 2) с мольной долей таллия х1=0,45 при температуре 298 К, если известны изменения парциальных мольных энергий Гиббса (или химических потенциалов) и изменения парциальных мольных энтропий таллия и

Решение: 1. Определяем изменение энергии Гиббса для 1 моля раствора (23)

= 0,45 (-163,3) + 0,55 (-2130) = -1245 Дж/моль Масса одного моля раствора равна

М = х1 М1 + х2 М2 = 0,45 . 204,4 + 0,55 . 200,6 = 202,3 г

2. Рассчитываем изменение энергии Гиббса для 1 кг раствора:

3. Вычисляем изменение энтропии для 1 моля раствора (22)

= 0,45 . 3,48 + 0,55 . 5,4 = 4,54 Дж/( моль К)

11

4. Рассчитываем изменение энтропии для 1 кг раствора

S = Sсм . nр-ра = 4,54 . = 22,4 Дж/ (кг К)

5. Определяем изменение энтальпии для 1 кг раствора из уравнения (26):

Gсм = Нсм − Т Sсм

Нсм = Gсм + Т Sсм = -6150 + 298 . 22,4 = 534 Дж/ кг.

6. Находим изменение парциальных молярных энтальпий обоих компонентов из уравнения (20):

= - 163,3 + 298 . 3,48 = 847 Дж/ моль

= -2130 + 298 . 5,4 = - 521 Дж/ моль.

Пример 4. Определить графически парциальные мольные объемы компонентов А и В ( и ) для раствора с концентрацией хi, если известна концентрационная зависимость общего объема 1 моля раствора V~ f(xi).

касательной на осях ординат, дают значения парциальных мольных объемов и соответственно.

12

ЗАДАЧИ ДЛЯ САМОСТОЯТЕЛЬНОЙ РАБОТЫ

Задача 1 Дифференциальные теплоты растворения H2SO4 и Н2О для 84,5 мас.% раствора соответственно равны -8,87 кДж/ моль и -18,91 кДж/ моль. Определить интегральную теплоту растворения.

Задача 2. Определить парциальный мольный объем азотнокислого аммония в водном 35мас.% растворе, если парциальный мольный объем воды составляет 17,98 см3/моль, объем раствора - 86,87 см3 .

Задача 3. Определить парциальную мольную теплоемкость Н2О в системе Н2О - НCl с мольной долей НСl , равной 0,2, если теплоемкость 1 моля такого раствора равна 72,7 Дж/ К, =11,5 Дж/моль К.

Задача 4. При образовании сплава, содержащего 125,4 г Bi и 9,73 г Mg выделилось 16200 Дж теплоты. Определить парциальную молярную теплоту растворения Bi, если в этом растворе равна 34900 Дж/ моль.

Задача 6. Для раствора С7Н8 - СН3ОН , содержащего 25 мас.% СН3ОН, найдены парциальные удельные объемы: = 1,194 см3 / г, = 1,304 см3/ г. Определить мольный объем раствора.

Задача 9. Вычислить плотность сплава Fe - Si , содержащего 5 мас.% Si , если = 8,12 см3/ моль, = 5,07 см3/ моль.

13