1240

30%.

б.На основании результатов решения примера 2 найти:

1)в каком соотношении должны быть смешаны бензол и вода для того, чтобы прибавление спирта привело сразу к исчезнове­ нию обоих слоев (оба слоя станут тождественными); сколько при­

шлось бы для этого прибавить спирта, если был взят 1 кг смеси бензола и воды?

2) состав сопряженных растворов и соотношение между ними, если к 30 г бензола и 30 г воды прибавить 40 г спирта;

3)сколько надо прибавить к 1 кг спирта смеси воды с бензо­ лом (в соотношении 9:1) до появления мути? Какой состав будет иметь при этом первая капля образовавшегося раствора?

4)в каком интервале концентраций система будет гомогенной, если к бензолу прибавлять смесь спирта с водой, содержащую 70% спирта?

6.При изучении изменения взаимной растворимости в системе

толуол — вода под влиянием спирта (при t — 20) было установ­

лено, что смесь, содержащая 93,88 вес.%' толуола и 1,45 вес.% воды, находится в равновесии со смесью, содержащей 3,44 вес.%’ толуола и 50 вес.% воды.

Пользуясь уравнением (VII, 9), определить состав раствора, находящегося в равновесии со слоем, состоящим из 75,24 вес.% толуола и 3,3 вес.% воды, если в нем содержится 13,12 вес.%' воды.

Результаты сопоставить с экспериментальными данными (47,38% спирта и 39,50% толуола).

7. Объяснить возможность удаления невосстановленных окис­ лов железа из чугуна путем прибавления угля к шлаку, располо­ женному над чугуном и не смешивающемуся с последним.

8. При концентрации иода в воде, равной 0,0002913, его концентрация в четыреххлористом углероде равна 0,0256.

1) Можно ли считать уравнение (VII, 10) при п = 1 спра­

ведливым до максимально возможной концентрации, если

пикриновой кислоты, если концентрация бензольного раствора должна быть доведена до 0,01 моль/л. Коэффициент распределе­ ния пикриновой кислоты между бензолом и водой принять рав­ ным 0,705.

Какова степень экстракции?

10. Коэффициент распределения иода между водой и четырех­ хлористым углеродом равен 0,1115 (см. решение задачи 8). Опре­ делить степень извлечения иода из 0,5 л водного раствора, в ко­ тором содержится 0,1 г иода, при помощи 50 мл четыреххлори­ стого углерода, если экстрагировать сразу и последовательно пятью одинаковыми порциями.

Для расчета воспользоваться уравнением, найденным при ре­ шении примера 4.

Оба метода не свободны от недостатков: для первого необхо­ димо определение давления насыщенного пара, что связано со сложным по аппаратурному оформлению и по выполнению анали­ зом паровой фазы, а второй требует графического дифференциро­ вания, что в точке обрыва кривой не всегда надежно.

Было предложено производить расчет на основании двух зна­ чений Р (при N\ = 0,95 и N{= 0,05) *, причем если свойства

смеси не очень сильно отклоняются от свойств идеальных раство­

смесь значительно отличается от идеальной, то для расчета слу­ жит уравнение

из которого определяются производные ( d P / d N и (dP/dNi)N^ lt а затем по уравнению (VIII, 3) вычисляются константы а %и аз.

После того как тем или иным способом найдены аг и аз, по

В соответствии с уравнением (VIII, 3)

Подобным же образом вычисляем давление пара для других концентраций. Получаем следующие результаты:

Р. . . 316,7 341,1 347,5 348,8 348,6 345,6 336,5 316,4 279,7

Вычисленные значения Рс,н,он. Рс,н,а, и Р нанесены на гра­ фик Р — N (точки на рис. 50; см. стр. 198).

Среднее расхождение с опытными данными составляет 1,3%'. Принимая во внимание неточность графического дифференци­ рования, усугубленную отсутствием экспериментальных точек

чертежа), расхождения между ними и данными предыдущей строки столь велики, что экспериментальные значения следует признать неточными.

4. 1) Исходя из уравнения (VIII, 1), показать, что для дан­ ного состава раствора углы, образуемые касательной к кривой

парциального давления и секу­ щей, соединяющей точку каса­ ния с началом координат, равны друг другу.

2) При помощи найденного уравнения проверить взаимное соответствие данных, полученных

Из последнего уравнения вытекает сформулированное в усло­ вии примера правило, так как числители левой и правой частей равны наклонам соответствующих касательных, а знаменатели — наклонам соответствующих секущих.

2. Для проверки выбираем участки кривых, на которых нахо­ дится большое число точек. Проводим касательные и секущие к кривым пру fjс,н,он = 0,30,

Тогда для воды отношение наклона касательной GH к наклону секущей DB будет равно

3 . 79

0,062

0,40 : 0,70

для спирта отношение наклона касательной EF к наклону секу­ щей СА будет равно

30 . 112 = 0,244

0,33 : 0,30

Столь значительное расхождение свидетельствует о невысокой точности экспериментальных данных в этой области концентра­ ций, так как погрешность графического дифференцирования неве­ лика, а объяснить несовпадение несоответствием газовой смеси закону Дальтона (вследствие ее неидеальности или ассоциации компонентов в парах) невозможно.

б. При t — 40 давление пара дихлорэтана и бензола равно со­

ответственно 155,0 и 182,5 мм.

1) Построить график зависимости общего и парциальных дав­ лений пара от состава, считая раствор идеальным. Какие выводы можно сделать из результатов решения, если экспериментальные данные таковы:

ления в соответствии с уравнением (VIII, 6) пропорциональны кон­ центрациям, то откладывая на ординате P£.jH<clj и Рс,н« и проводя прямые, соединяющие верхние точки, строим линию общего давле­ ния пара. Нанеся на график приведенные в условии данные, убеж­ даемся в том, что в пределах ошибок опыта раствор можно счи­ тать идеальным (рис. 53).

2. По графику находим: а) 54% СбН6; б) 167 мм.

6. Для системы, рассмотренной в примере 1, построить график давление — состав (жидкости и пара).

Р е ш е н и е . Так как по закону Дальтона для i-го компонента смеси

1)до какой примерно концентрации можно считать, что для компонентов раствора справедливы уравнения (VIII,6) и (VIII,7)?

2)при каком давлении начнется конденсация смеси, в которой

Л^с,н,он = 0,3 и которая находится под давлением 220 мм? Каков состав первой капли конденсата?

3)до какого давления следует сжать пар состава, указанного

вусловии 2, чтобы половина его сконденсировалась?