Файл: LR_T_d_svoistva_rastvorov_neehlektrolitov (1).pdf

Пример I.8 Сухой воздух содержит 21% (об.) О2 . Рассчитать массу и объем кислорода, растворенного в 0,001 м3 воды и насыщенного воздухом при 1,0133.105 Па и 25оС . Константа Генри для кислорода kг = 4,02. 10-4 г/(м. Н).

Решение: Согласно закону Генри растворимость газа сВ в воде пропорциональна его парциальному давлению. Определим парциальное давление кислорода в смеси: РО2 = 1,0133.105 . 0,21 = 0,2128 . 105 Па;

И по закону Генри (56) растворимость кислорода в 1 м3 воды равна:

со2 = kг РО2 = 4,02. 10-4. 0,2128 . 105 = 8,55 г / м3;

Тогда в 0,001 м3 (1л) воды растворится g= 0,00855 грамм кислорода; Объем О2 вычисляем по уравнению Менделеева-Клапейрона:

VО2= gRT/MO2PO2 = 0,00855.8,31.298/32.0,2128.105 = 3,1.10-5 м3 = 0,03 л

ЗАДАЧИ ДЛЯ САМОСТОЯТЕЛЬНОЙ РАБОТЫ

Задача I. 5.1. .Сколько кубометров воды надо взять, чтобы при 20оС в ней растворился 1 кг хлора, парциальное давление которого равно 253 гПа? Коэффициент растворимости хлора равен 2,3.

Задача I. 5.2. Рассчитать растворимость СО2 в воде при 25оС и давлении 5,065.105 Па , если kг = 7,492. 10-3 г / м Н; содержание СО2 в воздухе

0,03об.%.

Задача I. 5.4. Рассчитать массу растворенного в 100 см3 воды азота при атмосферном давлении и 50оС, считая содержание N2 в воздухе равным 80 об.%. Постоянная Генри 1,074 . 10-4 г / м Н.

Задача I. 5.5. При 20оС и 800 гПа 100 г воды поглощают 53 см3 NO. Вычислить коэффициент растворимости.

38

Задача I. 5.8. Рассчитать концентрацию сероводорода в воде при 20оС и давлении 3,039 .105 Па, если коэффициент растворимости Н2S равен 2,6.

Задача I. 5.9. При 20оС один объем воды растворяет 0.034 объема кислорода и 0,017 объема азота при 1,013 105 Па. Рассчитать процентное содержание О2 и N2 при растворении воздуха 21%(об.) О2 и 79%(об.)N2 в воде.

Задача I. 5.11. Сколько воды надо взять, чтобы в ней при 20оС растворилось 0,5кг NH3, парциальное давление которого равно 983 гПа? Коэффициент растворимости аммиака при этой температуре равен 710.

Задача I. 5.12. Сколько кислорода содержится в воде при 60оС и атмосферном давлении, если его содержание в воздухе составляет 21%(об.), а коэффициент растворимости при этой температуре равен

0,0195.

Задача I. 5.13. Вычислить парциальное давление паров аммиака при 20оС над водным раствором, содержащим 0,02 моль/л NH3 . Коэффициент растворимости этого газа равен 710.

Задача I. 5.14. В 1 литре воды при 20оС растворено 734,1 г хлористого водорода. Рассчитайте парциальное давление НСl над водным раствором, если его коэффициент растворимости равен 442.

Задача I. 5.15. Вычислить парциальное давление паров водорода над водным раствором при 50оС , если концентрация Н2 в воде составляет 0,003 моль/л, а коэффициент растворимости равен 0,0161.

Задача I. 5.16. Коэффициент растворимости СО2 при 20оС равен 0,878. Под каким давлением должен находится диоксид углерода, чтобы при растворении его в воде получили раствор с массовой долей СО2 1% ?

39

Задача I. 5.17. Смесь газов Н2 и N2 имеет общее давление над водой 1160 гПа, причем объем водорода составляет 35%. Рассчитать мас.% этих

Задача I. 5.19. В литре воды при 18оС и давлении 0,506 . 105 Па растворяется примерно 250 грамм аммиака. Определите постоянную Генри.

Задача I. 5.20. В воде при 20оС и общем давлении 2,5. 105 Па растворена газовая смесь, состоящая из О2, N2 и Cl2 . Объемные доли этих газов в смеси соответственно равны 15, 25 и 60 %. Растворимость газов в 1м3 воды составляет (в м3): 0,031; 0,016 и 2,299 соответственно. Определите объемные доли газов в газовой смеси, растворенной в воде.

6. Идеальная растворимость твердых веществ

Растворимость измеряется концентрацией растворенного вещества в насыщенном растворе, который находится в равновесии с этим веществом в твердой фазе. Твердые вещества растворяются в жидкости лишь до некоторого предела, зависящего главным образом от температуры.

Hсм=0

Поэтому растворимость твердого вещества в жидкости с образованием идеального раствора выражается уравнением вида:

(60)

Hплав.В - теплота плавления растворенного вещества В,

40

Уравнение (60) называется уравнением Шредера. Из уравнения Шредера видно, что с ростом температуры растворимость твердых тел в идеальном растворе увеличивается, т.к. (dlnxB/dT)p 0.

В небольшом интервале температур можно принять, что H плав.В - const. Тогда после интегрирования , считая, что из раствора кристаллизуется только чистый компонент В , получаем зависимость растворимости твердого вещества В от температуры в виде:

где Sоплав.В - изменение энтропии при плавлении вещества В.

Уравнение (62) показывает, что для идеальной растворимости зависимость от 1/Т имеет линейный характер. Из углового коэффициента этой прямой можно определить теплоту плавления вещества. Экстраполяция прямой на графике до lnxB = 0 (т.е. хВ=1) позволяет определить температуру плавления растворенного вещества. Отрезок на оси ординат позволяет найти изменение энтропии плавления.

А

ln xB

Рис.3 Идеальная растворимость твердых веществ

Интегрируя дифференциальное уравнение Шредера в пределах от Тпл.В до температуры Тр-ра, при которой растворимость вещества В равна хВ

41