Вопросы для подготовки к аудиторной контрольной работе № 4

Вопросы для подготовки к аудиторной контрольной работе № 4
Тема: Фазовое равновесие в одно- и двухкомпонентных системах
1. Изобразите диаграмму фазового состояния однокомпонентной системы в
координатах P-T. Охарактеризуйте все фазовые поля, линии и точки на
диаграмме. Какое наибольшее число фаз может находиться в равновесии в
однокомпонентной системе?
2. Изобразите схематически P-T-диаграмму состояния однокомпонентной
системы, в которой могут существовать газовая, твёрдая и жидкая фазы, причём
последняя кристаллизуется с уменьшением объёма. Укажите фазовые поля,
линии и особые точки диаграммы.
3. Изобразите диаграмму состояния однокомпонентной системы в координатах PT, на которой линия плавления отклоняется влево от вертикали. На какое
свойство компонента системы указывает эта особенность?
4. Какую температуру называют температурой тройной точки? Отличается ли она
от температуры плавления вещества при атмосферном давлении? Вычислите
вариантность состояния (число степеней свободы) однокомпонентной системы в
тройной точке. Покажите тройную точку на схематическом рисунке
соответствующей диаграммы, приведите наименования фазовых полей и линий
этой диаграммы.
5. Твёрдый CO2 называют «сухим» льдом. Объясните это название.
Проиллюстрируйте различие «сухого» льда CO2 и «обычного» льда H2O
анализом схематических диаграмм состояния. Можно ли добиться того, чтобы
твёрдый CO2 перестал бы быть «сухим» льдом, если да, то как?
6. Дайте определения температуры кипения индивидуальной жидкости и давления
ее насыщенного пара.
7. Сформулируйте правило Трутона. При каких условиях справедливо это
правило?
8. Как рассчитать число степеней свободы системы в заданной фазовой области по
уравнению правила фаз Гиббса.
9. Приведите пример диаграммы плавкости бинарной системы с неограниченной
взаимной растворимостью компонентов в жидком и в твердом состоянии с
одной эвтектикой. Охарактеризуйте все фазовые поля, указав вид и число
равновесных фаз, назовите все линии. Проиллюстрируйте применение правила
рычага. Покажите на диаграмме путь кристаллизации (изменение составов фаз)
при изобарном охлаждении расплава с содержанием одного из компонентов
30%. Укажите температуры начала и окончания фазовых превращений и
состояние системы на каждом участке процесса. Изобразите соответствующую
кривую охлаждения.
10. Изобразите
схематически
T-x-диаграмму
кипения
(при
P=const)
двухкомпонентной азеотропной системы с положительными отклонениями от
идеальности. Дайте краткую характеристику диаграммы (назовите фазовые
поля, линии, характерные точки). Изобразите соответствующий график
зависимости равновесного состава пара от состава жидкости.
11. Изобразите
схематически
T-x-диаграмму
кипения
(при
P=const)
двухкомпонентной азеотропной системы с отрицательными отклонениями от
идеальности. Дайте краткую характеристику диаграммы (назовите фазовые
поля, линии, характерные точки). Изобразите соответствующий график
зависимости равновесного состава пара от состава жидкости.
12. Изобразите
схематически
P-x-диаграмму
кипения
(при
T=const)
двухкомпонентной азеотропной системы с положительными отклонениями от
идеальности. Дайте краткую характеристику диаграммы (назовите фазовые
поля, линии, характерные точки). Изобразите соответствующий график
зависимости равновесного состава пара от состава жидкости.
13. Изобразите
схематически
P-x-диаграмму
кипения
(при
T=const)
двухкомпонентной азеотропной системы с отрицательными отклонениями от
идеальности. Дайте краткую характеристику диаграммы (назовите фазовые
поля, линии, характерные точки). Изобразите соответствующий график
зависимости равновесного состава пара от состава жидкости.
14. Сформулируйте законы Коновалова.
Тема: Коллигативные свойства разбавленных растворов
1. Идеальные, предельно разбавленные и реальные растворы.
2. Понятие коллигативных свойств растворов
3. Запишите выражение, используемое для определения молярной массы
растворенного вещества криоскопическим методом, и назовите входящие в него
величины. Почему в случае растворов электролитов результат расчета по этому
выражению не согласуется с реальной молярной массой растворенного
вещества? Как нужно изменить названное выражение для устранения этого
несоответствия?
4. Запишите выражение, используемое для определения молярной массы
растворенного вещества эбуллиоскопическим методом, и назовите входящие в
него величины. Почему в случае растворов электролитов результат расчета по
этому выражению не согласуется с реальной молярной массой растворенного
вещества? Как нужно изменить названное выражение для устранения этого
несоответствия?
5. Запишите выражение, используемое для расчета криоскопической константы,
поясните ее физический смысл. Назовите все используемые величины.
6. Запишите выражение, используемое для расчета эбуллиоскопической
константы, поясните ее физический смысл. Назовите все используемые
величины.
7. При определении молярной массы растворённого вещества (электролита)
криоскопическим методом исследовали растворы этого вещества в бензоле и в
воде. Значения молярной массы, полученные в экспериментах с бензольным и
водным растворами, отличаются вдвое. Объясните этот результат. Какую
поправку в вычисления следует ввести для получения истинной молярной массы
растворенного вещества?
8. С помощью p-Т диаграммы покажите, что в случае растворов нелетучих веществ
в летучем растворителе температура начала кристаллизации раствора
понижается по сравнению с температурой плавления чистого растворителя.
9. С помощью p-Т диаграммы покажите, что в случае растворов нелетучих веществ
в летучем растворителе температура начала кипения повышается по сравнению
с температурой кипения чистого растворителя при том же внешнем давлении.
10. Дайте определение осмотического давления раствора. Запишите выражение
связи осмотического давления с концентрацией раствора, назовите все
используемые величины и укажите их размерность. При каких условиях
справедливо это выражение?
11. Запишите выражение, используемое для расчета молярной массы растворенного
вещества по результатам измерений осмотического давления раствора. Назовите
все используемые величины и укажите их размерность.
12. Криоскопическое определение молярной массы мочевины может быть
выполнено при использовании в качестве растворителя воды, бензола,
циклогексана. В каком случае результат будет более точным при одинаковой
концентрации раствора и при одной и той же погрешности измерения
температуры? Приведите обоснование, считая, что растворенное вещество во
всех указанных растворителях не диссоциирует и не образует ассоциатов.
Криоскопические константы для воды, бензола и циклогексана равны
соответственно 1,86; 5,12 и 20 К.кг/моль.
13. Что такое изотонический коэффициент Вант-Гоффа, какие значения он может
принимать? Как его можно определить экспериментально? Какую информацию
о состоянии растворенного вещества в растворе он позволяет получить?
14. Растворимость твердых веществ. Уравнение Шредера.
15. Экстракция: определение, одно- и многократная экстракция, практическое
применение.
16. Давление пара летучих смесей. Закон Рауля. Зависимость общего и парциальных
давлений пара от состава раствора для идеальных и реальных смесей.
17. Дистилляция и ректификация. Разделение азеотропных смесей.