四川大學(xué)化工復(fù)試資料 第5章習(xí)題

PAGEPAGE9第5章非均相體系熱力學(xué)性質(zhì)計(jì)算一、是否題在一定溫度T(但T<Tc)下，純物質(zhì)的飽和蒸汽壓只可以從諸如Antoine等蒸汽壓方程求得，而不能從已知常數(shù)的狀態(tài)方程（如PR方程）求出，因?yàn)闋顟B(tài)方程有三個(gè)未知數(shù)(P、V、T)中，只給定了溫度T，不可能唯一地確定P和V。

混合物汽液相圖中的泡點(diǎn)曲線表示的是飽和汽相，而露點(diǎn)曲線表示的是飽和液相。

在一定壓力下，組成相同的混合物的露點(diǎn)溫度和泡點(diǎn)溫度不可能相同。

一定壓力下，純物質(zhì)的泡點(diǎn)溫度和露點(diǎn)溫度是相同的，且等于沸點(diǎn)。

由（1），（2）兩組分組成的二元混合物，在一定T、P下達(dá)到汽液平衡，液相和汽相組成分別為，若體系加入10mol的組分（1），在相同T、P下使體系重新達(dá)到汽液平衡，此時(shí)汽、液相的組成分別為，則和。

在（1）-（2）的體系的汽液平衡中，若（1）是輕組分，（2）是重組分，則，。

在（1）-（2）的體系的汽液平衡中，若（1）是輕組分，（2）是重組分，若溫度一定，則體系的壓力，隨著的增大而增大。

純物質(zhì)的汽液平衡常數(shù)K等于1。

理想系統(tǒng)的汽液平衡Ki等于1。

下列汽液平衡關(guān)系是錯(cuò)誤的。

EOS法只能用于高壓相平衡計(jì)算，EOS＋法只能用于常減壓下的汽液平衡計(jì)算。

virial方程結(jié)合一定的混合法則后，也能作為EOS法計(jì)算汽液平衡的模型。

對(duì)于理想體系，汽液平衡常數(shù)Ki(=yi/xi)，只與T、P有關(guān)，而與組成無(wú)關(guān)。（

二元共沸物的自由度為1。

對(duì)于負(fù)偏差體系，液相的活度系數(shù)總是小于1。

能滿足熱力學(xué)一致性的汽液平衡數(shù)據(jù)就是高質(zhì)量的數(shù)據(jù)。

活度系數(shù)與所采用的歸一化有關(guān)，但超額性質(zhì)則與歸一化無(wú)關(guān)。

逸度系數(shù)也有歸一化問題。

EOS法既可以計(jì)算混合物的汽液平衡，也能計(jì)算純物質(zhì)的汽液平衡。

EOS＋法既可以計(jì)算混合物的汽液平衡，也能計(jì)算純物質(zhì)的汽液平衡。

A-B形成的共沸物，在共沸點(diǎn)時(shí)有。

二元溶液的Gibbs-Duhem方程可以表示成

二、選擇題欲找到活度系數(shù)與組成的關(guān)系，已有下列二元體系的活度系數(shù)表達(dá)式，為常數(shù)，請(qǐng)決定每一組的可接受性。（D）ABCD下列二元混合物模型中，指出不對(duì)稱歸一化條件的活度系數(shù)。（B）ABCD二元?dú)怏w混合物的摩爾分?jǐn)?shù)y1=0.3，在一定的T，P下，，則此時(shí)混合物的逸度系數(shù)為。（C）A0.9097B0.89827C0.8979D0.9092三、填空題指出下列物系的自由度數(shù)目，(1)水的三相點(diǎn)__，(2)液體水與水蒸汽處于汽液平衡狀態(tài)__，(3)甲醇和水的二元汽液平衡狀態(tài)__，(4)戊醇和水的二元汽-液-液三相平衡狀態(tài)__。說(shuō)出下列汽液平衡關(guān)系適用的條件_________________；(2)_________________；(3)______________________________。丙酮(1)-甲醇(2)二元體系在98.66KPa時(shí)，恒沸組成x1=y1=0.796，恒沸溫度為327.6K，已知此溫度下的kPa則vanLaar方程常數(shù)是A12=______0.587_____，A21=____0.717____(已知vanLaar方程為)在101.3kPa下四氯化碳(1)-乙醇(2)體系的恒沸點(diǎn)是x1=0.613和64.95℃，該溫度下兩組分的飽和蒸汽壓分別是73.45和59.84kPa，恒沸體系中液相的活度系數(shù)

_________________。組成為x1=0.2，x2=0.8，溫度為300K的二元液體的泡點(diǎn)組成y1的為(已知液相的Pa)___0.334____________。若用EOS＋法來(lái)處理300K時(shí)的甲烷（1）－正戊烷（2）體系的汽液平衡時(shí)，主要困難是__________________________________。EOS法則計(jì)算混合物的汽液平衡時(shí)，需要輸入的主要物性數(shù)據(jù)是__________，通常如何得到相互作用參數(shù)的值？_________________。由Wilson方程計(jì)算常數(shù)減壓下的汽液平衡時(shí)，需要輸入的數(shù)據(jù)是___________________________________________________。Wilson方程的能量參數(shù)是如何得到的？__________________________________。對(duì)于一個(gè)具有UCST和LCST的體系，當(dāng)和時(shí)，溶液是________（相態(tài)），______（>0,<0,=0）；當(dāng)和時(shí)，溶液是_______。（相態(tài)），_____（>0,<0,=0）；和稱___________溫度，此時(shí)______（>0,<0,=0）。四、計(jì)算題試用PR方程計(jì)算水的飽和熱力學(xué)性質(zhì)，并與附錄C-1的有關(guān)數(shù)據(jù)比較（用軟件計(jì)算）。在℃時(shí)的；在MPa時(shí)的（是沸點(diǎn)溫度）。用PR方程計(jì)算甲烷（1）－乙烷（2）－丙烷（3）－丁烷（4）－丙烯（5）等摩爾液體混合物在P=3MPa下的泡點(diǎn)溫度和氣相組成（用軟件計(jì)算）。一個(gè)由丙烷（1）－異丁烷（2）－正丁烷（3）的混合氣體，，，，若要求在一個(gè)30℃的冷凝器中完全冷凝后以液相流出，問冷凝器的最小操作壓力為多少？（用軟件計(jì)算）在常壓和25℃時(shí)，測(cè)得的異丙醇(1)-苯(2)溶液的汽相分壓（異丙醇的）是1720Pa。已知25℃時(shí)異丙醇和苯的飽和蒸汽壓分別是5866和13252Pa。(a)求液相異丙醇的活度系數(shù)（對(duì)稱歸一化）；(b)求該溶液的。

乙醇(1)-甲苯(2)體系的有關(guān)的平衡數(shù)據(jù)如下T=318K、P=24.4kPa、x1=0.300、y1=0.634，已知318K的兩組飽和蒸汽壓為kPa，并測(cè)得液相的混合熱是一個(gè)僅與溫度有關(guān)的常數(shù)，令氣相是理想氣體，求(a)液相各組分的活度系數(shù)；(b)液相的和GE；(c)估計(jì)333K、x1=0.300時(shí)的GE值；(d)由以上數(shù)據(jù)能計(jì)算出333K、x1=0.300時(shí)液相的活度系數(shù)嗎?為什么?（e）該溶液是正偏差還是負(fù)偏差？在總壓101.33kPa、350.8K下，苯(1)-正已烷(2)形成x1=0.525的恒沸混合物。此溫度下兩組分的蒸汽壓分別是99.4KPa和97.27KPa，液相活度系數(shù)模型選用Margules方程，汽相服從理想氣體，求350.8K下的汽液平衡關(guān)系和的函數(shù)式。苯(1)-甲苯(2)可以作為理想體系。(a)求90℃時(shí)，與x1=0.3的液相成平衡的汽相組成和泡點(diǎn)壓力；(b)90℃和101.325kPa時(shí)的平衡汽、液相組成多少?(c)對(duì)于x1=0.55和y1=0.75的平衡體系的溫度和壓力各是多少?(d)y1=0.3的混合物氣體在101.325KPa下被冷卻到100℃時(shí)，混合物的冷凝率多少?用Wilson方程，計(jì)算甲醇（1）－水（2）體系的露點(diǎn)（假設(shè)氣相是理想氣體，可用軟件計(jì)算）。（a）P=101325Pa，y1=0.582（實(shí)驗(yàn)值T=81.48℃，x1=0.2）；（b）T=67.83℃，y1=0.914（實(shí)驗(yàn)值P=101325Pa，x1=0.8）。已知Wilson參數(shù)Jmol-1和Jmol-1A-B混合物在80℃的汽液平衡數(shù)據(jù)表明，在0<xB≤0.02的范圍內(nèi)，B組分符合Henry規(guī)則，且B的分壓可表示為(kPa)。另已知兩組分的飽和蒸汽壓為(kPa)，求80℃和xB=0.01時(shí)的平衡壓力和汽相組成；若該液相是理想溶液，汽相是理想氣體，再求80℃和xB=0.01時(shí)的平衡壓力和汽相組成。25℃和101.33kPa時(shí)乙烷（E）在正庚醇（H）中的溶解度是，且液相的活度系數(shù)可以表示為，并已知25℃時(shí)的Henry常數(shù)：（在P=101.32kPa時(shí)）；（在P=2026.4kPa時(shí)）。計(jì)算25℃和2026.4kPa時(shí)乙烷在正庚醇中的溶解度（可以認(rèn)為正庚醇為不揮發(fā)組分；參考答案）。某一碳?xì)浠衔铮℉）與水（W）可以視為一個(gè)幾乎互不相溶的體系，如在常壓和20℃時(shí)碳?xì)浠衔镏泻恐挥?，已知該碳?xì)浠衔镌?0℃時(shí)的蒸汽壓kPa，試從相平衡關(guān)系得到汽相組成的表達(dá)式，并說(shuō)明是否可以用蒸餾的方法使碳?xì)浠衔镞M(jìn)一步干燥？測(cè)定了異丁醛（1）－水（2）體系在30℃時(shí)的液液平衡數(shù)據(jù)是。(a)由此計(jì)算vanLaar常數(shù)（答案是）；(b)推算℃，的液相互溶區(qū)的汽液平衡（實(shí)驗(yàn)值：kPa）。已知30℃時(shí)，kPa。A-B是一個(gè)形成簡(jiǎn)單最低共熔點(diǎn)的體系，液相是理想溶液，并已知下列數(shù)據(jù)組分/K/Jmol-1A446.026150B420.721485確定最低共熔點(diǎn)（答案：K）的液體混合物，冷卻到多少溫度開始有固體析出？析出為何物？每摩爾這樣的溶液，最多能析多少該物質(zhì)？此時(shí)的溫度是多少？（答案：析出溫度437K，析出率0.785）。五、圖示題根據(jù)已知的二元體系的相圖作出與之相對(duì)應(yīng)的相圖，并標(biāo)出露點(diǎn)線、泡點(diǎn)線、相區(qū)、特殊點(diǎn)等P-x-y圖LLT-x1VT-y1T-x-y圖x-y圖TABCDP=常數(shù)描述下列二元TABCDP=常數(shù)描述下列二元圖中的變化過程：___________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。TT=常數(shù)ABCDABCDP將下列T-x-y圖的變化過程A→B→C→D→E和P-x-y圖上的變化過程F→G→H→I→J表示在P-T圖（組成=0.4）上。六、證明題證PAGE\#"'Page:'#'

'"明vdW流體的偏心因子為-0.303。PAGE\#"'Page:'#'

'"對(duì)PAGE\#"'Page:'#'

'"于二元混合物，證明有下關(guān)系式成立。PAGE\#"'Page:'#'

'"若二元汽液平衡體系的氣相可視作理想氣體，試證明（a）P-x1-y1圖上的泡點(diǎn)曲線的斜率為；(b)若液相的超額吉氏函數(shù)模型是，則當(dāng)時(shí)有共沸點(diǎn)存在；且對(duì)于和時(shí)，共沸組成是。

若用積分法進(jìn)行二元汽液平衡數(shù)據(jù)的熱力學(xué)一致性檢驗(yàn)時(shí)，需要得到數(shù)據(jù)。在由汽液平衡數(shù)據(jù)計(jì)算時(shí)，若采用的平衡準(zhǔn)則，此時(shí)需要計(jì)算，若由virial方程（其中）來(lái)計(jì)算。試證明：；其中。對(duì)于低壓的恒溫二元汽液平衡體系，用Gibbs-Duhem方程證明有下列關(guān)系存在（a）；（b）;(c)；（d）；（e）證PAGE\#"'Pag