第5章习题

1第5章非均相体系热力学性质计算一、是否题1.在一定温度T(但TTc)下，纯物质的饱和蒸汽压只可以从诸如Antoine等蒸汽压方程求得，而不能从已知常数的状态方程（如PR方程）求出，因为状态方程有三个未知数(P、V、T)中，只给定了温度T，不可能唯一地确定P和V。2.混合物汽液相图中的泡点曲线表示的是饱和汽相，而露点曲线表示的是饱和液相。3.在一定压力下，组成相同的混合物的露点温度和泡点温度不可能相同。4.一定压力下，纯物质的泡点温度和露点温度是相同的，且等于沸点。5.由（1），（2）两组分组成的二元混合物，在一定T、P下达到汽液平衡，液相和汽相组成分别为11,yx，若体系加入10mol的组分（1），在相同T、P下使体系重新达到汽液平衡，此时汽、液相的组成分别为'1'1,yx，则1'1xx和1'1yy。6.在（1）-（2）的体系的汽液平衡中，若（1）是轻组分，（2）是重组分，则11xy，22xy。7.在（1）-（2）的体系的汽液平衡中，若（1）是轻组分，（2）是重组分，若温度一定，则体系的压力，随着1x的增大而增大。8.纯物质的汽液平衡常数K等于1。9.理想系统的汽液平衡Ki等于1。10.下列汽液平衡关系是错误的iiSolventiviixHPy*,ˆ。11.EOS法只能用于高压相平衡计算，EOS＋法只能用于常减压下的汽液平衡计算。12.virial方程RTBPZ1结合一定的混合法则后，也能作为EOS法计算汽液平衡的模型。13.对于理想体系，汽液平衡常数Ki(=yi/xi)，只与T、P有关，而与组成无关。（214.二元共沸物的自由度为1。15.对于负偏差体系，液相的活度系数总是小于1。16.能满足热力学一致性的汽液平衡数据就是高质量的数据。17.活度系数与所采用的归一化有关，但超额性质则与归一化无关。18.逸度系数也有归一化问题。19.EOS法既可以计算混合物的汽液平衡，也能计算纯物质的汽液平衡。20.EOS＋法既可以计算混合物的汽液平衡，也能计算纯物质的汽液平衡。21.A-B形成的共沸物，在共沸点时有azAazBazsBazsATPTP。22.二元溶液的Gibbs-Duhem方程可以表示成)1()0()1()0(210121111111lnxPxPExTxTExxTdPRTVPdTRTHdx常数常数二、选择题1.欲找到活度系数与组成的关系，已有下列二元体系的活度系数表达式，,为常数，请决定每一组的可接受性。（D）A2211;xxB12211;1xxC1221ln;lnxxD212221ln;lnxx2.下列二元混合物模型中，指出不对称归一化条件的活度系数。（B）A2212lnxB12ln221xC21112lnxD2112lnx3.二元气体混合物的摩尔分数y1=0.3，在一定的T，P下，8812.0ˆ,9381.0ˆ21，则此时混合物的逸度系数为。（C）A0.9097B0.89827C0.8979D0.9092三、填空题1.指出下列物系的自由度数目，(1)水的三相点__，(2)液体水与水蒸汽处于汽液平衡状态__，(3)甲醇和水的二元汽液平衡状态__，(4)戊醇和水的二元汽-液-液三相平衡状态__。2.说出下列汽液平衡关系适用的条件3(1)liviffˆˆ_________________；(2)iliivixyˆˆ_________________；(3)iisiixPPy______________________________。3.丙酮(1)-甲醇(2)二元体系在98.66KPa时，恒沸组成x1=y1=0.796，恒沸温度为327.6K，已知此温度下的06.65,39.9521ssPPkPa则vanLaar方程常数是A12=______0.587_____，A21=____0.717____(已知vanLaar方程为221112212112xAxAxxAARTGE)4.在101.3kPa下四氯化碳(1)-乙醇(2)体系的恒沸点是x1=0.613和64.95℃，该温度下两组分的饱和蒸汽压分别是73.45和59.84kPa，恒沸体系中液相的活度系数_________________。4.组成为x1=0.2，x2=0.8，温度为300K的二元液体的泡点组成y1的为(已知液相的3733,1866),/(75212121ssEtPPnnnnGPa)___0.334____________。5.若用EOS＋法来处理300K时的甲烷（1）－正戊烷（2）体系的汽液平衡时，主要困难是MPaPs4.251__________________________________。6.EOS法则计算混合物的汽液平衡时，需要输入的主要物性数据是__________，通常如何得到相互作用参数的值？_________________。7.由Wilson方程计算常数减压下的汽液平衡时，需要输入的数据是___________________________________________________。Wilson方程的能量参数是如何得到的？__________________________________。8.对于一个具有UCST和LCST的体系，当UCSTTT和ULSTTT时，溶液是________（相态），PTxG,212______（0,0,=0）；当UCSTTT和ULSTTT时，溶液是_______。9.（相态），PTxG,212_____（0,0,=0）；UCSTTT和ULSTTT称___________温度，此时PTxG,212______（0,0,=0）。四、计算题1.试用PR方程计算水的饱和热力学性质，并与附录C-1的有关数据比较（用软件计算）。4（a）在150T℃时的vapvapslsvslsvsSHVVP,,ln,ln,,,；（b）在554.1PMPa时的（bT是沸点温度）。2.用PR方程计算甲烷（1）－乙烷（2）－丙烷（3）－丁烷（4）－丙烯（5）等摩尔液体混合物在P=3MPa下的泡点温度和气相组成（用软件计算）。3.一个由丙烷（1）－异丁烷（2）－正丁烷（3）的混合气体，7.01y，2.02y，1.03y，若要求在一个30℃的冷凝器中完全冷凝后以液相流出，问冷凝器的最小操作压力为多少？（用软件计算）4.在常压和25℃时，测得059.01x的异丙醇(1)-苯(2)溶液的汽相分压（异丙醇的）是1720Pa。已知25℃时异丙醇和苯的饱和蒸汽压分别是5866和13252Pa。(a)求液相异丙醇的活度系数（对称归一化）；(b)求该溶液的EG。5.乙醇(1)-甲苯(2)体系的有关的平衡数据如下T=318K、P=24.4kPa、x1=0.300、y1=0.634，已知318K的两组饱和蒸汽压为05.10,06.2321ssPPkPa，并测得液相的混合热是一个仅与温度有关的常数437.0RTH，令气相是理想气体，求(a)液相各组分的活度系数；(b)液相的G和GE；(c)估计333K、x1=0.300时的GE值；(d)由以上数据能计算出333K、x1=0.300时液相的活度系数吗?为什么?（e）该溶液是正偏差还是负偏差？6.在总压101.33kPa、350.8K下，苯(1)-正已烷(2)形成x1=0.525的恒沸混合物。此温度下两组分的蒸汽压分别是99.4KPa和97.27KPa，液相活度系数模型选用Margules方程，汽相服从理想气体，求350.8K下的汽液平衡关系1~xP和11~xy的函数式。7.苯(1)-甲苯(2)可以作为理想体系。(a)求90℃时，与x1=0.3的液相成平衡的汽相组成和泡点压力；(b)90℃和101.325kPa时的平衡汽、液相组成多少?(c)对于x1=0.55和y1=0.75的平衡体系的温度和压力各是多少?(d)y1=0.3的混合物气体在101.325KPa下被冷却到100℃时，混合物的冷凝率多少?8.用Wilson方程，计算甲醇（1）－水（2）体系的露点（假设气相是理想气体，可用软件计算）。（a）P=101325Pa，y1=0.582（实验值T=81.48℃，x1=0.2）；（b）T=67.83℃，y1=0.9145（实验值P=101325Pa，x1=0.8）。已知Wilson参数13.10851112Jmol-1和04.16312221Jmol-19.A-B混合物在80℃的汽液平衡数据表明，在0xB≤0.02的范围内，B组分符合Henry规则，且B的分压可表示为BBxp66.66(kPa)。另已知两组分的饱和蒸汽压为33.33,32.133sBsAPP(kPa)，求80℃和xB=0.01时的平衡压力和汽相组成；若该液相是理想溶液，汽相是理想气体，再求80℃和xB=0.01时的平衡压力和汽相组成。10.25℃和101.33kPa时乙烷（E）在正庚醇（H）中的溶解度是0159.0Ex，且液相的活度系数可以表示为21lnEExB，并已知25℃时的Henry常数：0.27,HEH（在P=101.32kPa时）；62.1,HEH（在P=2026.4kPa时）。计算25℃和2026.4kPa时乙烷在正庚醇中的溶解度（可以认为正庚醇为不挥发组分；参考答案5.0'Ex）。11.某一碳氢化合物（H）与水（W）可以视为一个几乎互不相溶的体系，如在常压和20℃时碳氢化合物中含水量只有00021.0Wx，已知该碳氢化合物在20℃时的蒸汽压65.202sHPkPa，试从相平衡关系得到汽相组成的表达式，并说明是否可以用蒸馏的方法使碳氢化合物进一步干燥？12.测定了异丁醛（1）－水（2）体系在30℃时的液液平衡数据是0150.0,8931.011xx。(a)由此计算vanLaar常数（答案是55.2,32.42112AA）；(b)推算30T℃，915.01x的液相互溶区的汽液平衡（实验值：31.29PkPa）。已知30℃时，22.4,58.2821ssPPkPa。13.A-B是一个形成简单最低共熔点的体系，液相是理想溶液，并已知下列数据组分miT/KfusiH/Jmol-1A446.026150B420.721485(a)确定最低共熔点（答案：2.391,372.0EATxK）6(b)865.0Ax的液体混合物，冷却到多少温度开始有固体析出？析出为何物？每摩尔这样的溶液，最多能析多少该物质？此时的温度是多少？（答案：析出温度437K，析出率0.785）。五、图示题1.根据已知的二元体系的相图作出与之相对应的相图，并标出露点线、泡点线、相区、特殊点等P-x-y图T-x-y图x-y图描述下列二元yxT图中的变化过程DCBA：___________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。描述下列二元yxP图中的变化过程DCBA：LT-x1VT-y1TABCDP=常数7_______________________________________________________