内容发布更新时间 : 2024/5/4 7:33:05星期一 下面是文章的全部内容请认真阅读。

7．将NH3(g)加压，然后在冷凝器中用水冷却，即可得液氨，即NH3(l)。已知某地区一年中最低水温为2℃，最高水温为37℃，问若要保证该地区的氮肥厂终年都能生产液氨，则所选氨气压缩机的最低压力是多少？已知：氨的正常沸点为-33℃，蒸发焓为1 368 J?g，设蒸发焓是与温度无关的常数。

解： 氨在正常沸点-33℃(240 K)时，它的蒸气压等于大气压力，为101.325 kPa。水温为2℃（275 K）时，氨的蒸气压较低，得到液氨没有问题。主要是计算在37℃（310K）时氨的蒸气压，这就是压缩机所需的最低压力。已知氨的摩尔蒸发焓为： ?vaHpm?1?1 368 ?Jg??117? g?1m?ol1 kJmol23.2?5?6 根据Clausius-Clapeyron 方程，计算310 K时 氨的蒸气压，。 lnp(310K)23 ?2561?????

101.325kPa8.314?240310?1 408. 3 1解得： p(310K?)即在37℃时，压缩机的最低压力必须大于1 408.3 kPa，才能终年都能生产液氨。 8．CO2的固态和液态的蒸气压与温度的关系式，分别由以下两个方程给出： lg(ps/Pa)?11.986? lg(pl/P?a)1 360 K T874 K9.?729

T试计算： (1) 二氧化碳三相点的温度和压力。

(2) 二氧化碳在三相点时的熔化焓和熔化熵。 解： (1) 在三相点时，固态和液态的蒸气压相等，ps?pl，即 11.98?61 360 K?T9.?729T874 K

解得三相点的温度 T?215.3 K

代入任意一个蒸气压与温度的方程式，计算三相点时的压力（两个结果稍有不同） lg(p三相点()/P?a)1 36011.?986?215.3 5.669解得 p(三相点)?466.7 kPa (2) 根据Clausius-Clapeyron 方程的一般积分式

'?vaHppm1ln????C'

PaRT式中C是积分常数。对照题中所给的方程，从固体的蒸气压与温度的关系式，可计算得到二氧化碳的摩尔升华焓，从液体的蒸气压与温度的关系式，可计算得到二氧化碳的摩尔蒸发焓，

?subHm?1 360 K 2.303R?subHm?(2.303?1360?8.314) J?mol?1?26.04 kJ?mol?1

?vapHm2.303R?874 K

?vapHm?(2.303?874?8.314) J?mol?1?16.73 kJ?mol?1

摩尔熔化焓等于摩尔升华焓减去摩尔蒸发焓，

?fusHm??subHm??vapHm

?(26.04?16.73) kJ?mol?1?9.31 kJ?mol?1

?fusHm9310 J?mol?1?fusSm=??43.2 J?mol?1?K?1

Tf215.3 K9．根据CO2的相图，回答如下问题。

（1）说出OA，OB和OC三条曲线以及特殊点O点与A点的含义。

（2）在常温、常压下，将CO2高压钢瓶的阀门慢慢打开一点，喷出的CO2呈什么相态？

为什么？

（3）在常温、常压下，将CO2高压钢瓶的阀门迅速开大，喷出的CO2呈什么相态？为什么？

（4）为什么将CO2(s)称为“干冰”？CO2(l)在怎样的温度和压力范围内能存在？ 解：（1）OA线是CO2(l)的饱和蒸气压曲线。OB线是CO2(s)的饱和蒸气压曲线，也就是升华曲线。OC线是CO2(s)与CO2(l)的两相平衡曲线。O点是CO2的三相平衡共存的点，简称三相点，这时的自由度等于零，温度和压力由系统自定。A点是CO2的临界点，这时气-液界面消失，只有一个相。在A点温度以上，不能用加压的方法将CO2(g)液化。 （2）CO2喷出时有一个膨胀做功的过程，是一个吸热的过程，由于阀门是被缓慢打开的，所以在常温、常压下，喷出的还是呈CO2(g)的相态。

（3）高压钢瓶的阀门迅速被打开，是一个快速减压的过程，来不及从环境吸收热量，近似为绝热膨胀过程，系统温度迅速下降，少量CO2会转化成CO2(s)，如雪花一样。实验室制备少量干冰就是利用这一原理。

（4）由于CO2三相点的温度很低，为216.6 K，而压力很高，为518 kPa。我们处在常温、常压下，只能见到CO2(g)，在常压低温下，可以见到CO2(s)，这时CO2(s)会直接升华，看不到由CO2(s)变成CO2(l)的过程，所以称CO2(s)为干冰。只有在温度为216.6 K至

304 K，压力为518 kPa至7400 kPa的范围内，CO2(l)才能存在。所以，生活在常压下

的人们是见不到CO2(l)的。

10．某有机物B与水（A）完全不互溶，在101.325 kPa的压力下用水蒸气蒸馏时，系统于90℃时沸腾，馏出物中水的质量分数wA?0.24。已知90 ℃时水的蒸气压

*pA?70.13 kPa，请估算该有机物的摩尔质量。

解：以m(A)代表水的质量，m(B)代表有机物的质量。已知90℃时，pA?70.13 kPa，则有机物在这个温度下的饱和蒸气压为：

pB?(101.325?70.13)kPa?31.20 kPa

**

取蒸气相的总质量为100 g ，则水气的质量m(A)?24 g，有机物的质量m(B)为：

m(B)?(100?24) g?76 g

设水蒸气蒸馏时的总蒸气压为p，则

* pA?pyA?pnAnB* pB?pyB?p

nA?nBnA?nB将两式相比，消去相同项，得

*pAnAm(A)/MA?? *pBnBm(B)/MB*pAM?m(B)MB?*?A

pBm(A)70.13kPa? ?31.20kPa ?128 ?gmo l?1?11?8 g?mol

24g76g11．在标准压力下，已知H2O(l)(A)的沸点为373 K，C6H5Cl(l)(B)的沸点为403 K。水和氯苯在液态时完全不互溶，它们的共沸点为364 K。设一个氯苯的质量分数wB?0.20的水和氯苯的双液系统，在加热达到共沸时，完成下列问题。 （1）画出H2O(l)(A)和C6H5Cl(l)(B)的T?wB相图的示意图。

（2）指出在各相区中，平衡共存的相态及三相线上是由哪些相平衡共存。 （3）这种相图有什么实际用处？

解：因为水和氯苯在液态时完全不互溶，所以两液相共存的帽形区的两条边，就是两个纵坐标，即分别代表wB?0和wB?1在不同温度下两个液相的组成。在图上分别标出H2O(l)和C6H5Cl(l)的沸点，以及它们的共沸点，将两个沸点分别与共沸点连线，在共沸点温度画出三相平衡线，就得相图如下

（2）在CED线以上，是气相单相区；在CFE范围内，是H2O(l)和气相两相区；在DEG范围内，是C6H5Cl(l)和气相两相区；在FEG线以下，是H2O(l)和C6H5Cl(l)两相区。在

FEG线上，由H2O(l)，C6H5Cl(l)和气三相共存。表示气相组成的E点的位置要根据混

合蒸气的组成而定。

（3）这种相图可以用于有机物的水蒸气蒸馏，因为两种液体共沸的温度比H2O(l)的沸点还低，更比C6H5Cl(l)的沸点低，可以降低蒸馏温度，防止有机物分解。因为两种液体完全不互溶，馏出物很容易分离。

12．在大气压力下，液体A与液体B部分互溶，互溶程度随温度的升高而增大。液体A和

B对Raoult定律发生很大的正偏差，在它们的T?wB的气-液相图上，在363 K出现最低

恒沸点，恒沸混合物的组成为wB?0.70。液体A与液体B的T?wB的气-液相图，与液体在363 K的水平线上有三相共存：液体AA与B部分互溶形成的帽形区在363 K时重叠，

中溶解了B的溶液l1，其wB?0.10；液体B中溶解了A的溶液l2，其wB?0.85；以及组成为wB?0.70的气-液组成相同的恒沸混合物。根据这些数据：

（1）画出液体A与液体B在等压下的T?wB的相图示意图。设液体A的沸点为373 K，液体B的沸点为390 K。

（2）在各相区中，标明平衡共存的相态和自由度。

（3）在大气压力下，将由350 g液体A和150 g液体B组成的物系缓缓加热，在加热到接近363 K（而没有到达363 K）时，分别计算l1和l2两个液体的质量。 解：（1）根据题意，所画的相图示意图如下，