ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 08.12.2025
Просмотров: 595
Скачиваний: 0
Задача 10. Парциальные молярные энтропии и теплоты растворения компонентов в твердом растворе Ni - Au , содержащем 80 мол.% Ni ,
равны: = 2390 Дж/ моль ; = 2,86 Дж/( моль К); = 28150 Дж/
моль ; = 28,3 Дж/( моль К) Определите энергию Гиббса образования 1 моля раствора и укажите, возможно ли образование раствора этого состава при 873 К.?
Задача 11. Определить плотность раствора толуола (С7Н8 ) и метилового спирта (СН3ОН ), содержащего 25 мас.% СН3ОН, если = 110,0 см3/ моль; =41,78 см3/ моль.
Задача 12. |
Определить объем 100 г |
30 мас.% |
раствора |
СН3ОН в |
С7Н8 , |
|
если |
= 41,78 см3/ моль; |
= 110,0 |
см3/ моль. |
|
|
|
Задача 13. |
Вычислить парциальный |
мольный объем железа в сплаве Fe |
||||
- Si , содержащем 9 мас.% Fe ; ρFe = 5,07 см3/ моль ; ρсплава |
= 6,8 |
г / см3. |
||||
Задача 14. |
При 20о С плотность 10% -ного водного раствора |
КCl |
ρр-ра = |
|||
1.004 г/см3 |
Вычислите объем одного моля раствора. |
|
|
|
||
Задача 15. Определить объем 1 г сплава Fe - Si , содержащего 10 мольн.% Si, если Vсплава = 5,07 см3/ моль; = 8,12 см3/ моль.
Задача 16. Определите плотность 40 % водного раствора метилового спирта СН3ОН , если парциальные молярные объемы воды и спирта в этом растворе соответственно равны: 17.5 и 39 см3/ моль.
Задача 17. Парциальные молярные теплоты растворения Si и Mn с молярным содержанием 70% Si равны: − 3800 и −83500 Дж/ моль соответственно. Определите количество теплоты, выделяющейся при образовании 1 кг раствора этого состава.
Задача .19. Определите молярный объем раствора, если в 20%- ом водном растворе метилового спирта СН3ОН парциальные молярные объемы воды и спирта равны 18 и 37,8 см3/ моль соответственно.
Задача 20. Плотность 10% - ого раствора NH4Cl равна 1,029 г/ см3 , плотность твердого NH4Cl - 1,536 г/ см3; плотность воды - 0,9974 г/ см3. Определите изменение объема при образовании 100 г 10%-ого раствора.
14
Задача 21. Вычислить удельную теплоемкость водного раствора Н2SO4 , в котором молярная доля кислоты составляет 0,1 , а парциальные молярные теплоемкости компонентов раствора при 288 К для кислоты 61,7 и для воды 77,78 Дж/ (моль К).
Задача 22. Вычислите парциальную молярную теплоту растворения Au (золота) в растворе, состава хSn =0,6 при Т=873 К, если парциальная молярная теплота растворения олова равна 5,6 кДж/ моль, теплота образования раствора этого состава составляет 8,8 кДж/ моль.
Задача 23. Определить парциальный мольный объем азотнокислого аммония в воде, если объем раствора, содержащий 20 г NH4NO3 в 100 г раствора равен 92,35 см3 , а объем растворителя в растворе равен 80,14 см3.
Задача 24. Зависимости парциальных молярных теплоты и энтропии
растворения железа |
от состава |
раствора Fe |
- Ni описывается |
уравнениями: |
|
|
|
НFe = - 2095 x2Ni |
(Дж/ моль) ; SFe |
= - R ln xFe |
( Дж/ моль К). |
Выведите уравнение зависимости химического потенциала Fe от состава.
Задача 25. По данным о зависимости теплоты смешения меди с серебром от состава при 1428 К определите графическим методом теплоты растворения компонентов в растворах следующего состава: хAg = 0,5; 0,7. Представьте график зависимости теплоты растворения от состава, если
хAg |
0,1 |
0,2 |
0,3 |
0,4 |
0,5 |
0,6 |
0,7 |
0,8 |
0,9 |
Н,кДж/моль |
1,38 |
2,41 |
3,14 |
3,60 |
3,81 |
3,77 |
3,46 |
2,81 |
1,78 |
15
I. ТЕРМОДИНАМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ИДЕАЛЬНЫХ РАСТВОРОВ.
Ввиду очень сложного характера взаимодействия компонентов в растворе, общей теории растворов не существует. Различают идеальные и неидеальные растворы.
Рассматривают два типа идеальных растворов: совершенный и бесконечно разбавленный.
Согласно уравнению Гиббса-Дюгема (16) для 1 моля раствора:
|
, |
Изменение энергии Гиббса |
при образовании идеального |
совершенного раствора, согласно (23 - 25): |
|
= x1 RTln x1 + x2 RTln x2 ; |
(27) |
Gсм < 0. |
(28) |
В идеальных растворах энергия взаимодействия разнородных молекул равна энергии взаимодействия однородных молекул, а объемы молекул всех компонентов одинаковы. Вследствие этого:
Нсм = 0 и |
Vсм = 0 . |
(29) |
Изменение энтропии при смешении компонентов идеального раствора не |
||
отличается от энтропии смешения идеальных газов. |
|
|
|
; |
(30) |
|
. |
(31) |
Важнейшими величинами, определяющими термодинамические свойства раствора, являются химические потенциалы компонентов раствора, т.к. через химический потенциал выражаются все термодинамические свойства компонентов раствора.
В идеальном совершенном растворе химические потециалы компонентов
i выражаются уравнением: |
|
i = i0 + RTlnxi , |
(32) |
16
где i0 – стандартный химический потенциал равный энергии Гиббса чистого компонента i; xi – мольная доля i-го компонента.
Законы совершенных растворов справедливы при любых концентрациях. Растворы, близкие по свойствам к идеальным совершенным крайне редко встречаются в природе (это смеси изомеров, изотопов и др.). Однако, на практике, удобно использовать представление об идеализированных растворах.
В идеальном предельно разбавленном растворе концентрация растворенного вещества бесконечно мала. Предполагается, что молекулы растворенного вещества не взаимодействуют друг с другом, а только с молекулами растворителя. Процесс образования разбавленного раствора аналогичен процессу расширения идеального газа. Из термодинамики растворов следует, что в предельно разбавленном растворе растворитель подчиняется законам идеальных растворов, а растворенное вещество им не подчиняется. Поэтому и химические потенциалы растворителя и растворенного вещества выражаются по-разному:
Для бинарного разбавленного раствора А – В химический потенциал растворителя (А) такой же как в идеальном растворе:
|
А = |
А0 + RTlnxА , |
(33) |
где |
А0 – стандартный химический потенциал, равный хим.потенциалу |
||
чистого компонента А; xА - мольная доля растворителя А. |
|
||
Химический потенциал растворенного вещества В: |
|
||
|
В = |
В* + RTlnсВ , |
(34) |
где |
В* - имеет смысл |
химического потенциала |
растворенного |
вещества при концентрации равной единице, при условии, что раствор гипотетически сохраняет свойства разбавленного; сВ – концентрация разбавленного раствора.
Законы разбавленных растворов верны для любых веществ, однако лишь при большом разбавлении. Для растворителя можно пользоваться всеми уравнениями, справедливыми для идеальных растворов.
17
Основные закономерности идеальных растворов.
1. Давление насыщенного пара растворителя над раствором.
Закон Рауля.
Если в идеальном бинарном растворе ( А - растворитель, В - растворенное вещество) растворенное вещество является малолетучим, то давление насыщенного пара растворителя подчиняется закону Рауля:
РА = РоА . хА , |
(35) |
где РоА - давление насыщенного пара растворителя над чистым растворителем; РА - давление насыщенного пара растворителя над раствором;
хА - мольная доля растворителя в растворе.
По закону Рауля давление пара растворителя над раствором пропорционально концентрации раствора и меньше, чем над чистым растворителем РА < РоА.
РоА − РА = РА - понижение давления пара растворителя.
В другом виде закон Рауля дает относительное понижение давления пара растворителя ( с учетом того, что хА = 1 - хВ ):
(36)
АА0
Р/Р – относительное понижение давление
пара растворителя равно |
мольной доле |
|
|
В |
|
растворенного вещества х . |
|
|
Если |
идеальный |
раствор является |
совершенным, то закон Рауля справедлив и для растворителя и для растворенного вещества:
РА = РоА . хА ;
18
РВ0
Робщ.
РВ
РА0
РА
А |
В |
хА=1 |
хА=0 |
хВ=0 |
хВ=1 |
Рис.3 Зависимость давления паров компонентов и общего давления от состава идеального раствора