化工热力学习题7.pdf

欢迎大家来到欢迎大家来到共享资源共享资源 会员 会员 newsusan 第七章 相平衡 第七章 相平衡 一 选择题 共10小题 12分 一 选择题 共10小题 12分 1 1分 对无热溶液 下列各式能成立的是 A SE 0 VE 0 B SE 0 AE 0 C GE 0 AE 0 D HE 0 GE TSE 2 1分 下列方程式中以正规溶液模型为基础的是 A NRTL方程 B Wilson方程 C Margules方程 D Flory Huggins方程 3 1分 戊醇和水形成的二元三相气液液平衡状态 其自由度F A 0 B 1 C 2 D 3 4 1分 在一定的温度和压力下二组分体系汽液平衡的条件是 为混合物的逸度 fffDffffC ffffBffffA VL VLVLV 11 5 1分 对液相是理想溶液 汽相是理想气体体系 汽液平衡关系式可简化为 A yi f xi pi S B y i p i xi pi S C yi p xi pi S D y i p xi pi S 6 1分 二相 相和 相 二元 组分1和2 体系 一定T P下 达到平衡时 下列关系式中 能成立的是 A 1 a 2 1 2 B 1 a 2 2 a 1 C 1 a 1 2 a 2 D 1 a 1 1 2 7 1分 戊醇和水形成的二元气液液相平衡状态 其自由度F A 0 B 3 C 2 D 1 8 3分 相律 9 1分 等温等压下 在A和B组成的均相体系中 若A的偏摩尔体积随A浓度的减小而减小 则B的偏摩尔体积将随A浓度的减小 A 增加 B 减小 C 不变 D 不一定 10 1分 等温汽液平衡数据如符合热力学一致性 应满足下列条件中 A 足够多的实验数据 B 1 ln 1 2 dX1 0 C ln 1 P T X 0 D ln 1 T P X 0 二 判断题 共2小题 2分 二 判断题 共2小题 2分 1 1分 二元共沸物的自由度为2 三 简答题 共5小题 25分 三 简答题 共5小题 25分 1 5分 工程上常见的汽液平衡问题有哪些类型 2 5分 相平衡准则 3 5分 简述汽液平衡计算的两种处理方法 4 5分 相平衡的热力学一致性检验 Thank you for your support 会员 会员 newsusan for berg 欢迎大家来到欢迎大家来到共享资源共享资源 会员 会员 newsusan 5 5分 各相的温度 压力相同外 各相中各组分i的分逸度 化学位 必须相等 i f 四 计算题 共8小题 132分 四 计算题 共8小题 132分 1 15分 乙醇 1 甲苯 2 溶液达汽液平衡 测得P 183mmHg t 45 C X1 0 300 Y1 0 634 45 C下蒸汽压 P1s 173mmHg P2s 75 4mmHg 汽相可视为理想气体 求 1 活度系数 1 2 2 G E 3 与理想溶液比是正偏差还是负偏差 为什么 3 12分 已知某含组分 1 和 2的二元溶液 可用 ln 1 AX22 ln 2 A X12 关联 A可视为常数 60 下达汽液平衡时能形成共沸物 现测得60 下 1 14 7 P1S 0 0174MPa P2S 0 0667MPa 设汽相可视为理想气体 试求 1 GE表达式 2 A值 60 C下恒沸点组成和平衡蒸汽压 12分 4 18分 4 由文献乙腈 1 水 2 体系能形成共沸物 60 414 10mmHg下达汽液 平衡时 x1 0 4843 y1 0 6792 试计算 1 此条件下活度系数 1和 2 2分 2 Maugules方程的常数 A和 B 2分 3 60 下无限稀释活度系数 1 和 2 2分 4 60 下共沸点组成 4分 60 下共沸点处平衡蒸汽总压 4分 设此体系汽相可视为理想气体 已知Antoine方程形式为 log PiS Ai Bi Ci t t PiS 饱和蒸汽压 mmHg Antoine 常数 乙腈 A1 7 33986 B B 1 1482 290 C1 250 523 水 A2 8 07131 B2 1730 63 C2 233 426 Margules 方程形式 ln 1 x22 A 2 B A x1 ln 2 x12 B 2 A B x2 Margules常数 A x2 x1 ln 1 x22 2 ln 2 x1 B x1 x2 ln 2 x12 2 ln 1 x2 5 18分 已知某含组分 1 和 2的二元溶液的 GE RT B X1 X2 B可视为常数 50 下达汽液 平衡时能形成共沸物 现测得50 下 1 14 7 P1S 0 0174MPa P2S 0 0667MPa 设汽相可 视为理想气体 试求 1 ln 1 和 ln 2表达式 以Xi为变量 4分 2 常数B值 3分 3 50 C下恒沸点组成和平衡蒸汽总压 即平衡压力 7分 4 G表达式 以Xi为变量 4分 6 18分 乙醇 1 苯 2 体系45 C下达汽液平衡时 P 302mmHg x1 0 616 45 C下蒸汽 压P P s 1 172mmHg P s P 2 222mmHg 气相可视为理想气体 此体系可用G E RT Cx 1x2式关联 C 为常数 求 1 ln 1和ln 2表达式 6分 2 45 C下此体系是否存在共沸物 如存在 试计算恒沸点组成和恒沸点处平衡蒸汽总 压 8分 Thank you for your support 会员 会员 newsusan for berg 欢迎大家来到欢迎大家来到共享资源共享资源 会员 会员 newsusan 设C 1 74 8 18分 已知某含组分 1 和 2的二元溶液 可用 ln 1 B X2 2 ln 2 B X1 2 关联 B可视为常 数 50 下达汽液平衡时能形成共沸物 现测得50 下 1 14 7 P 1 S 0 0174MPa P 2 S 0 0667MPa 设汽相可视为理想气体 试求 1 G E表达式 2 B值 50 C下恒沸点组成和平衡蒸汽压 参 考 答 案 一 选择题 共10小题 12分 一 选择题 共10小题 12分 1 1分 D 2 1分 C 3 1分 B 4 1分 A 5 1分 D 6 1分 C 7 1分 C 8 3分 无 9 1分 A 10 1分 B 二 判断题 共2小题 2分 二 判断题 共2小题 2分 1 1分 三 简答题 共5小题 25分 三 简答题 共5小题 25分 1 5分 无 2 5分 无 3 5分 无 4 5分 用热力学的普遍原理来检验实验数据的可靠性 检验的基本公式是Gibbs Duhem方程 该方程确立了混合物中所有组分的逸度 或活度系数 之间的相互关系 常用的方法是面积检 验法和点检验法 汽液平衡数据的热力学一致性是判断数据可靠性的必要条件 但不是充分条 件 3 相平衡的热力学一致性检验 5 5分 相平衡准则 四 计算题 共8小题 132分 四 计算题 共8小题 132分 1 15分 解 1 Thank you for your support 会员 会员 newsusan for berg 欢迎大家来到欢迎大家来到共享资源共享资源 会员 会员 newsusan 269 1 4 757 0 183366 0 235 2 1733 0 183634 0 366 0 7 0 634 0 3 0 22 2 2 11 1 1 22 11 s s s iiii px py px py yx yx pxpy 所以 所以 因为 所以 液相为非理想溶液因为汽相是理想气体 2 78 1078 269 1ln7 0235 2ln3 0 318314 8 lnln 45273 314 8ln 2211 molJ xxxRTG ii E 3 因为 1 和 2 均大于1 所以是正偏差 3 12分 MPa eePxPxP xxxx xxPP PPPxPyPxPy yxyx A xARTxAxxAxxRTxRTG xxHH xx xxxxx HHxHHxHHxHxHxH molJH molJH molJH molJH xH xx dx dH xH dx dH xHH x dx dH ss ss ssss x ii E E iiiiiii 07891 0 05918 001973 0 0667 075 00174 025 0 75 0 25 00667 0ln6878 20174 0ln6878 2 lnlnlnln 1 3 6878 27 14lnlnlimln 2 ln 1 3 2020 5 2020 60040600 4004060420 4 600 400 3 640 420 2 40600 4060420 1 1 601802 22 1 25 06878 275 06878 2 222111 21 2 1 2 2 12211 221112221111 2211 1 0 1 21 2 12 2 21 3 11 3 11 3 12 3 1 2 11 222111 2 1 2 1 3 12 3 1 2 1 1 1 2 21 2 1 1 得 联立求解 与 和 即恒沸时 得 联立求解 与 和 即恒沸时 Thank you for your support 会员 会员 newsusan for berg 欢迎大家来到欢迎大家来到共享资源共享资源 会员 会员 newsusan 4 18分 1 log P1S A B C 60 2 5663 P1S 368 41 mmHg log P2S A B C 60 2 1733 P2S 149 04 mmHg 因汽相可视为理想气体 则yi p i xi piS 1 1 5764 2 1 7284 2 按 margules Eq A 2 31135 B 1 69191 3 ln 1 A 2 31135 1 10 0882 ln 2 B 1 6919 2 5 4298 4 因共沸点处 xi y i 1 P P1S 2 P P2S 代入 Margules Eq 二式相减 并化简 代入P1S P2S A B 二式联立解得 x1 0 7073 Y 1 x2 0 2927 Y 2 5 P 1 P1S 416 6 mmHg 5 18分 1 22 1221 11 0 1122 111122221122 11221 22 211 3 1 214 72 6878 31 2 68780 01742 68780 06670 25 x ssss ss lnBx lnBx lnlim lnBln x yx y Pyx PPyx PPP lnlnPlnlnPxx xln xln x 恒沸时即 和 与 联立求解 得 恒沸时即 和 与 联立求解 得 22 2 2 6878 0 752 6878 0 25 111222 0 75 0 25 0 01740 75 0 0667 0 019730 05918 0 07891 ss x PxPxP e e MPa G GE Gid RT B X1 X2 X1 lnX1 X2 lnX2 6 18分 1 lnr1 nGE RT n T P n2 cx22 同理lnr2 cx12 lnr1 ln y1P x1P1s ln y1 302 0 616 172 ln 2 8503y1 c x22 c 0 3842 0 1475c lnr2 ln y2P x2P2s ln y2 302 0 384 222 ln 3 5426y2 c x12 c 0 6162 0 3795c 2 若存在恒沸物 则有r1 r2 P2S P1S 222 17