1. Trang chủ
  2. » Giáo án - Bài giảng

bài tập hóa lý có lời giải chi tiết

96 1,5K 2
Tài liệu đã được kiểm tra trùng lặp

Đang tải... (xem toàn văn)

Tài liệu hạn chế xem trước, để xem đầy đủ mời bạn chọn Tải xuống

THÔNG TIN TÀI LIỆU

Thông tin cơ bản

Định dạng
Số trang 96
Dung lượng 3,56 MB

Nội dung

Các hệ quả của định luật Hess Nhiệt phản ứng nghịch bằng nhưng trái dấu với nhiệt phản ứng thuận.. GiảiHiệu ứng nhiệt của phản ứng ở 558K là:0 298 Trong quá trình thuận nghịch, biến thiê

Trang 1

Chương 1 NGUYÊN LÝ I NHIỆT ĐỘNG HỌC 1.1.1 Nhiệt và công

Nhiệt và công là hai hình thức truyền năng lượng của hệ Công

ký hiệu là A và nhiệt ký hiệu là Q.

VV

PdV Q

VV

Trang 2

1.1.3.3 Quá trình đẳng áp của khí lý tưởng

Từ phương trình trạng thái khí lý tưởng: PV = nRT

Ta có: Ap = PV = nRΔT

ΔUp = Qp – nRΔT

1.1.3.4 Quá trình dãn nở đẳng nhiệt của khí lý tưởng

Biến thiên nội năng khi dãn nở đẳng nhiệt (T = const) khí lý tưởng là bằng khôngnên:

2

1 1

2 T

T

P

P nRTln V

V nRTln A

Trong đó:

P1: áp suất ở trạng thái đầu

P2: áp suất ở trạng thái cuối

1.1.3.5 Nhiệt chuyển pha

1.2.1 Nội dung định luật

Trong quá trình đẳng áp hoặc đẳng tích, nhiệt phản ứng chỉ phụ thuộc vào trạngthái đầu và trạng thái cuối mà không phụ thuộc vào các trạng thái trung gian

2

Trang 3

Biểu thức của định luật Hess:

1.2.2 Các hệ quả của định luật Hess

Nhiệt phản ứng nghịch bằng nhưng trái dấu với nhiệt phản ứng thuận

Nhiệt phản ứng bằng tổng nhiệt cháy của các chất tham gia phản ứng trừ đi tổngnhiệt cháy của các chất tạo thành

ΔH phản ứng = ∑ΔHΔHch

tc - ∑ΔH ΔHch

Ghi chú: Nhiệt tạo thành tiêu chuẩn (H0

298, tt), nhiệt đốt cháy tiêu chuẩn (H0

298,đc)được cho sẵn trong sổ tay hóa lý

1.3 Nhiệt dung

1.3.1 Định nghĩa

Nhiệt dung đẳng áp:

P P

p

T

H dP

Trang 4

Nhiệt dung đẳng tích:

V V

v

T

U dT

T

T

CdT m

2 1

TT

CdT n Q

1.3.2 Ảnh hưởng của nhiệt độ đến nhiệt dung

Sự phụ thuộc vào nhiệt độ của nhiệt dung được biểu diễn bằng các công thức thựcnghiệm dưới dạng các hàm số:

ΔUC T

ΔUHNếu lấy tích phân từ T1 đến T2 ta được:

2 1 1 2

TTpT

ΔUH

4

Trang 5

1.4 Bài tập mẫu

Ví dụ 1: Tính biến thiên nội năng khi làm bay hơi 10g nước ở 200C Chấp nhận hơi nướcnhư khí lý tưởng và bỏ qua thể tích nước lỏng Nhiệt hóa hơi của nước ở 200C bằng2451,824 J/g

GiảiNhiệt lượng cần cung cấp để làm hóa hơi 10g nước là:

Trang 6

nhiệt tạo thành tiêu chuẩn ở 298K của CO và CH3OH(k) bằng -110,5 và -201,2 kJ/mol.Nhiệt dung mol đẳng áp của các chất là một hàm của nhiệt độ:

H0298 = - 201,2 - (-110,5) = - 90,7 (KJ)

Biến thiên nhiệt dung:

Cp = Cp(CH3OH) – Cp(CO) – 2Cp(H2)

= - 67,69 + 94,58 10-3T (J/K)Nhiệt phản ứng ở 500K là :

0 298

Ví dụ 4: Cho 100g khí CO2 (được xem như là khí lý tưởng) ở 00C và 1,013.105 Pa Xác định

Q, A, ΔU và ΔH trong các quá trình sau Biết Cp = 37,1 J/mol.K

V nRTln A

1

2 T

6

Trang 7

7061

273 0,082 44

100

0,2.10 1

273.ln 8,314

1000,2.10

10,082

2730,08244

1000,2.10

2

T

P T

Ví dụ 5: Một khí lý tưởng nào đó có nhiệt dung mol đẳng tích ở mọi nhiệt độ có Cv = 2,5R (R

là hằng số khí) Tính Q, A, U và H khi một mol khí này thực hiện các quá trình sau đây:

a Dãn nở thuận nghịch đẳng áp ở áp suất 1atm từ 20dm3 đến 40dm3

7

Trang 8

b Biến đổi thuận nghịch đẳng tích từ trạng thái (1atm; 40dm) đến (0,5atm; 40dm).

c Nén thuận nghịch đẳng nhiệt từ 0,5 atm đến 1 atm ở 250C

T

pp

T

vv

Trang 9

c. Nén đẳng nhiệt (T = const)  U = 0

1717 1

5 , 0 ln 298 314 , 8 1 P

P nRTln A

Q

2

1 T

H0298(4) = 4(-393,5) + 6(-285) - (-3119,6) = 164,4 (KJ)

Ví dụ 7 Tính Q, A, U của quá trình nén đẳng nhiệt, thuận nghịch 3 mol khí He từ 1atmđến 5 atm ở 4000K

GiảiNhiệt và công của quá trình:

16057(J) 5

1 400ln 8,314

3 P

P nRTln A

Q

2

1 T

U = 0

Ví dụ 8 Cho phản ứng: 1/2N2 + 1/2O2 = NO Ở 250C, 1atm có H0

298 = 90,37 kJ Xácđịnh nhiệt phản ứng ở 558K, biết nhiệt dung mol đẳng áp của 1 mol N2, O2 và NO lần lượt

là 29,12; 29,36 và 29,86 J.mol-1.K-1

9

Trang 10

GiảiHiệu ứng nhiệt của phản ứng ở 558K là:

0 298

Trong quá trình thuận nghịch, biến thiên entropy khi chuyển hệ từ trạng thái 1 sangtrạng thái 2 được xác định bằng phương trình:

Entropy được đo bằng đơn vị cal.mol-1.K-1 hay J.mol-1.K-1

2.1.2 Biểu thức toán của nguyên lý II

T

δQQ

dS 

Dấu “=” khi quá trình là thuận nghịch

Dấu “>” khi quá trình là bất thuận nghịch

2.1.3 Tiêu chuẩn xét chiều trong hệ cô lập

Trong hệ cô lập (đoạn nhiệt)

Nếu dS > 0 : Quá trình tự xảy ra

Nếu dS = 0 hay d2S < 0: Quá trình đạt cân bằng

2.1.4 Biến thiên entropy của một số quá trình thuận nghịch

2.1.4.1 Quá trình đẳng áp hoặc đẳng tích

10

Trang 11

dT C ΔUS

T

dT C ΔUS

λ

hh

hh hhT

λ ΔUS 

Đối với khí lý tưởng:

1

2 T

V

V nRTln

Q 

Ta được:

2

1 1

2 T

P

P nRln V

V nRln T

1

T

nc R

p chph

chph T

0

R p

λ T

dT C T

λ T

dT C ΔUS

T

hh hh

kphh

hhT

T

l

dT C T

λ T

dT C

T

λ T

dT C

Trong đó:

1

R p

C : nhiệt dung ở trạng thái rắn 1

2

R p

C : nhiệt dung ở trạng thái rắn 2

Biến thiên entropy tiêu chuẩn của các phản ứng được xác định bằng phương trình:

11

Trang 12

F = U - TS

G = H - TS

Và G = Gcuối - Gđầu

F = Fcuối - Fđầu

Thế đẳng áp tạo thành tiêu chuẩn của các chất (G0

298) có thể tra trong sổ tay hóalý

2.2.1. Xét chiều trong hệ đẳng nhiệt, đẳng áp

Trong hệ đẳng nhiệt, đẳng áp

Nếu dG < 0 : Quá trình tự xảy ra

Nếu dG = 0 hay d2G > 0 : Quá trình đạt cân bằng

2.2.2. Xét chiều trong hệ đẳng nhiệt, đẳng tích

Trong hệ đẳng nhiệt, đẳng tích

Nếu dF < 0 : Quá trình tự xảy ra

Nếu dF = 0 hay d2F > 0 : Quá trình đạt cân bằng

2.3 Bài tập mẫu

Ví dụ 1 Tính biến thiên entropy khi đun nóng thuận nghịch 16 kg O2 từ 273K đến 373Ktrong các điều kiện sau:

12

Trang 13

373 1,987.ln 2

5 32

16.10 T

dT C n

ΔUS

3 T

373 1,987.ln 2

3 32

16.10 T

dT C n

ΔUS

3 T

Ví dụ 2 Xác định nhiệt độ lúc cân bằng nhiệt và biến thiên entropy khi trộn 1g nước đá ở

00C với 10g nước ở 1000C Cho biết nhiệt nóng chảy của đá bằng 334,4 J/g và nhiệt dungriêng của nước bằng 4,18 J/g.K

GiảiGọi T (K) là nhiệt độ của hệ sau khi trộn Giả sử hệ là cô lập

Ta có phương trình:

Nhiệt lượng tỏa ra = Nhiệt lượng thu vào

- Qtỏa  = Qthu hay Q3 = Q1 + Q2

1g H2O (l)T(K)

10g H2O (l)373K

Biến thiên entropy của hệ:

S = S1 + S2 + S3

13

Trang 14

Với: 1,225(J/K)

273

334,4 T

λ ΔUS

nc

nc

1,117(J/K) T

dT 4,18 1.

dT 4,18 10.

Ví dụ 3 Tính biến thiên entropy của quá trình nén đẳng nhiệt, thuận nghịch

a 1 mol oxy từ P1 = 0,001atm đến P2 = 0,01atm

b 1 mol mêtan từ P1 = 0,1 atm đến P2 = 1 atm

Trong hai trường hợp trên khí được xem là lý tưởng

Giải

P

P nRln

Ví dụ 4 Xác định biến thiên entropy của quá trình chuyển 2g nước lỏng ở 00C thành hơi ở

1200C dưới áp suất 1 atm Biết nhiệt hóa hơi của nước ở 1000C là 2,255 (kJ/g), nhiệt dungmol của hơi nước Cp,h = 30,13 + 11,3.10-3T (J/mol.K) và nhiệt dung của nước lỏng là Cp,l =

75, 30 J/mol K

Giải2g H2O (l)

2 ΔUS

373

273

14

Trang 15

12,09(J/K) 373

2255 2

ΔUS2   

T

dT T 11,3.10 30,13

18

2 ΔUS

393

373

3 -

S = 14,9 (J/K)

Ví dụ 5 Một bình kín hai ngăn, ngăn thứ nhất có thể tích 0,1 m3 chứa oxi, ngăn thứ hai cóthể tích 0,4 m3 chứa Nitơ Hai ngăn đều ở cùng một điều kiện nhiệt độ là 170C và áp suất1,013.105 N/m2 Tính biến thiên entropy khi cho hai khí khuếch tán vào nhau

GiảiKhi hai khí khuếch tán vào nhau, thể tích của hỗn hợp V2 = 0,5 m3

Biến thiên entropy của hệ:

S =S1 + S2

Với S1: biến thiên entropy của khí Oxy khi khuếch tán

S2: biến thiên entropy của khí Nitơ khi khuếch tán

K) 13,32(cal/

V

V nR.ln ΔUS

1

2

) 7,46(cal/K V

V nR.ln

Trang 16

hh 373

298 2 1

) 46272,69(J 40629,6

298) 75,24(373

Công của quá trình

  J 3101,1 373

8,314 1

nRT V P 0 A

298 p 2

1

T

λ T

dT C ΔS

Trang 17

3.1. Hằng số cân bằng

3.1.1. Các loại hằng số cân bằng

Phản ứng: aA(k) + bB(k) cC(k) + dD(k)

17

Trang 18

Hằng số cân bằng tính theo áp suất :

aA

dD

cCC

.C C

.C C

aA

dD

cCx

.x x

.x x

aA

dD

cCn

.n n

.n n

P K P K RT

K

aA

dD

cCp

.P P

.P P

Nếu P > KP: phản ứng xảy ra theo chiều nghịch

18

Trang 19

Nếu P < KP: phản ứng xảy ra theo chiều thuận

Nếu P = KP: phản ứng đạt cân bằng

Chú ý:

ΔUn i n

ΔUn x ΔUn C

P

n

P π

.P π (RT)

Nếu các phản ứng xảy ra trong các hệ dị thể mà các chất trong pha rắn hoặc phalỏng không tạo thành dung dịch thì biểu thức định nghĩa hằng số cân bằng không có mặtcác chất rắn và chất lỏng

Ví dụ: Fe2O3(r) + 3CO(k) = 2Fe(r) + 3CO2(k)

Hằng số cân bằng:

3 CO

3 CO P

no: lượng chất ban đầu

3.3. Các yếu tố ảnh hưởng đến hằng số cân bằng

19

Trang 20

Từ phương trình đẳng áp Van’t Hoff

2

PRT

ΔH dT

dlnK

Trong khoảng nhiệt độ nhỏ từ T1 đến T2, xem H không đổi.Lấy tích phân 2 vế, ta được:

p

Tp

T

1 T

1 R

ΔH K

K ln

1 2

Nếu phản ứng thu nhiệt, H > 0  0

Tại nhiệt độ không đổi ta có: K K PΔUn const

Trang 21

Gọi x là số mol của H2O tham gia phản ứng.

18

1000 x 28 250

x n

n

.n n K

K

2

O H CO

H CO n P

2

2 2

Giải phương trình ta được: x = 8,55 (mol)

Vậy khối lượng H2 sinh ra: m = 17,1 (g)

Ví dụ 2 Ở 2000C hằng số cân bằng Kp của phản ứng dehydro hóa rượu Isopropylic trongpha khí:

CH3CHOHCH3(k) H3CCOCH3(k) + H2

bằng 6,92.104 Pa Tính độ phân ly của rượu ở 2000C và dưới áp suất 9,7.104Pa (Khi tínhchấp nhận hỗn hợp khí tuân theo định luật khí lý tưởng)

Giải Gọi a là số mol ban đầu của CH3CHOHCH3

x là số mol CH3CHOHCH3 phân ly, ta có:

Trang 22

P x a

x.x Σnn

P K K

Δn

cb i n

 0 , 692

x a

0,97.x

2 2

n

n K

2I

H

2HIn

2 2

Trang 23

 3 y  8 y  50,49

4y K

a. Tính độ phân ly của PCl5 ở 1atm và 8 atm

b. Ở áp suất nào, độ phân ly là 10%

c. Phải thêm bao nhiêu mol Cl2 vào 1mol PCl5 để độ phân ly của PCl5 ở 8 atm là 10%

Giải

a Tính độ phân ly của PCl5

Gọi a là số mol PCl5 ban đầu

àđ đhân ly của PClân ly của PClnycủa PClđ PC 5,tcủa PCló::

PCl5(k) PCl3(k) + Cl2(k)

α a n

P K K

2 2 Δn

i n P

Với n = 1, ni = a(1+)

3

1 α 1

1 α

Với P = 1 atm  α  0,5

23

Trang 24

.P 0,1

c Lượng Cl2 cần thêm vào

Gọi b là số mol Cl2 cần thêm vào:

P K K

8 0,9

0,1 b 0,1.

Tổng số mol lúc cân bằng:  ni  1,48  x; n = -1

Theo đề bài ta có: 2x = 0,402  x = 0,201 (mol)

24

Trang 25

P K

2 2

P 4x

1 x 0,48

2x 2x K

0,402 K

1 4

GiảiGọi x là số mol H2O tham gia phản ứng:

4 O H

4 H

1,255 1,315

1,255 P

P K

Trang 26

4H

x 3

x P

P K

0,082

2 2,863 RT

P.V n nRT

Khối lượng khí H2 sinh ra: mH2  2  0,148  0,296(g)

Ví dụ 7 Áp suất tổng cộng do phản ứng nhiệt phân

0,45 P

Trang 27

x x

Vì nhiệt độ không đổi nên hằng số cân bằng cũng không đổi:

 0,6 x  0 , 2025 x.

.P P K

3

2 SOSO

P

Ví dụ 8 Tính HSCB KP ở 250C của phản ứng

CO + 2H2 = CH3OH(k)biết rằng năng lượng tự do chuẩn Go đối với phản ứng

CO + 2H2 = CH3OH(l)bằng -29,1 KJ/mol và áp suất hơi của metanol ở 250C bằng 16200 Pa

2

.P P

1

P(2)OHCH2

HCO

OHCH

.P P

0 (2) P(2)

126168 298

8,314

29,1.10 exp

Trang 28

18P(1)

CuSO4.3H2O(r) = CuSO4(r) + 3H2O(h)

biết hằng số cân bằng KP ở 250C là 10-6atm3.Tính lượng hơi nước tối thiểu phải thêm vàobình 2 lít ở 25oC để chuyển hoàn toàn 0,01 mol CuSO4 thành CuSO4.3H2O

GiảiGọi x là mol H2O thêm vào:

28

Trang 29

CuSO4.3H2O(r) CuSO4(r) + 3H2O(h)

Δn

i n p

10

1 V

RT 0,03 x

1 n

P K

thì cứ 500 ml hổn hợp cân bằng sẽ còn lại 200ml không bị hấp thu

2

x

2 x

(a – x)

2

x

2 x

29

Trang 30

Tổng số mol lúc cân bằng:  ni a

Ta có:

CFi

CF

V

V n

n

4 4

500

200 a

a 2 x

n

.n n K

CF CO n P

2

4 2

01000)

p(T

)p(T

T

1 T

1 R

ΔUH K

1 1274

4,04 1,987ln

T

1 T 1 K

K Rln ΔUH

12

)p(T

)p(T0

1000

1 2

1273 1,987

ΔUG ΔUH

ΔUS

0 1000

0 1000 0

Ở 1000K: gọi xCO và xCO2là phân mol của các khí ở cân bằng:

Ta có, hằng số cân bằng: K Ρ Kx.ΡΔUn với n = 2 – 1 =1

30

Trang 31

Suy ra:

2

CO

2COΡ

x 1

x K

Vậy x2 KΡ.xCO KΡ 0

Ρ,

ΤΡ,

Τ

1 Τ

1 R

ΔΗ K

K ln

1 2

1 1,987

41130 1,85

Giải phương trình ta được: xCO = 0,98  xCO2= 0,02

Ví dụ 13 Cho các dữ kiện sau:

Trang 32

67,72.10 RT

ΔUG lnK

3 0

) 298 (

21 , 12 63670 )

21 , 12 ( 63670

1 R

ΔUΗ Κ

1 400

1 8,314

63670 K

Trang 33

a Hãy xác định G298 và Kp298 của phản ứng trên.

b Ở 250C khi trộn 0,55 mol khí CH4 với 0,1 mol khí H2 trong bình chứa Ckc rắn (dư),

thì phản ứng xảy ra theo chiều nào nếu áp suất tổng cộng giữ không đổi ở 1 atm?

Giải thích

c Khí H2 được nén vào bình có chứa Ckc rắn dư ở điều kiện áp suất 1 atm và nhiệt độ

298K Hãy xác định áp suất riêng phần của CH4 khi cân bằng ở nhiệt độ áp suất

1 0,1

0,55 n

P π

1 2

Δn

i n

P

Ta có P 4 P 2 1 31,169P22 PH2 1 0

H H

0 298

0

Vậy ΔH0T   11,05T  4253,1 (cal)

15303,1 4253,1

1000 11,05

= - 15,3031 (Kcal)

Chương 4

33

Trang 34

CÂN BẰNG PHA 4.1 Một số khái niệm cơ bản

Pha: là tập hợp những phần đồng thể của một hệ, có cùng thành phần hóa học vàtính chất lý hóa ở mọi điểm Số pha ký hiệu là f

Số cấu tử: là số tối thiểu hợp phần đủ để tạo ra hệ Ký hiệu là k

Độ tự do của một hệ là thông số nhiệt động độc lập đủ để xác định hệ ở cân bằng

Ký hiệu là c

4.2 Qui tắc pha Gibbs

Bậc tự do của hệ:

c = k - f + nTrong đó:

k: số cấu tử

f: số pha

n: số thông số bên ngoài tác động lên hệ

4.3 Giản đồ pha và các qui tắc cân bằng pha

4.3.1 Biểu diễn thành phần của hệ 2 cấu tử

Thành phần của các cấu tử trên giản đồ pha thường dùng là phần mol xi hay phầntrăm khối lượng yi Trong hệ hai cấu tử, dùng một đoạn thẳng được chia thành 100% nhưsau:

34

Trang 35

Khi điểm biểu diễn của hệ càng gần cấu tử nào thì hàm lượng của cấu tử đó cànglớn.

4.3.2 Biểu diễn thành phần của hệ 3 cấu tử

Thành phần của hệ 3 cấu tử thường được biểu diễn bằng một tam giác đều nhưsau:

80

80

80

60 60

60

40 20 20

Hình 4.2 Giản đồ pha hệ ba cấu tử

Ba đỉnh của tam giác là ba điểm hệ của các cấu tử nguyên chất A, B và C

Ba cạnh của tam giác biểu diễn ba hệ hai cấu tử tương ứng là AB, AC và BC.Mỗi điểm trong tam giác biểu diễn hệ 3 cấu tử

Cách biểu diễn điểm P(40%A, 40%B, 20%C) trên giản đồ tam giác đều ABC.Trên cạnh AC, ta vẽ đường thẳng đi qua điểm 40% và song song với cạnh BC.Trên cạnh AB, ta vẽ đường thẳng đi qua điểm 40% và song song với cạnh AC.Trên cạnh BC, ta vẽ đường thẳng đi qua điểm 20% và song song với cạnh AB

Ta thấy 3 đường thẳng trên cắt nhau tại P Vậy P là điểm biểu diễn của hệ có thànhphần (40%A, 40%B, 20%C)

4.4 Các qui tắc của giản đồ pha

4.4.1 Qui tắc liên tục

35

Trang 36

t (phút)

T0C

Chuyển pha

Hình 4.3 Giản đồ nhiệt độ - thời gian của chất nguyên chất

Các đường hoặc các mặt trên giản đồ pha biểu diễn sự phụ thuộc giữa các thông

số nhiệt động của hệ sẽ liên tục nếu trong hệ không xảy ra sự biến đổi chất, sự thay đổi sốpha hoặc dạng các pha

Như vậy ta có thể suy ra, nếu trong hệ có sự thay đổi về pha hay sự thay đổi về dạng pha thì trên các đường hay các mặt sẽ xuất hiện các điểm gãy, làm cho đồ thị không còn liên tục

4.4.2 Qui tắc đường thẳng liên hợp

Trong điều kiện đẳng nhiệt và đẳng áp nếu hệ phân chia thành hai hệ con (hayđược sinh ra từ hai hệ con) thì điểm biểu diễn của ba hệ này phải nằm trên cùng mộtđường thẳng, đường thẳng này gọi là đường thẳng liên hợp

H

Hình 4.4 Minh họa quy tắc đường thẳng liên hiệp

Ví dụ: hệ H = hệ M + hệ N Thì điểm biểu diễn các hệ H, M và N nằm thẳng hàng

4.4.3 Qui tắc đòn bẩy

Nếu có ba điểm hệ liên hợp M, H và N thì lượng tương đối của chúng được tínhtheo qui tắc đòn bẩy như sau:

36

Trang 37

M

Trong đó: gM: Khối lượng của hệ M

gN: Khối lượng của hệ N

4.4.4 Qui tắc khối tâm

Nếu một hệ gồm n hệ con thì điểm biểu diễn của nó phải nằm ở khối tâm vật lý của

đa giác có đỉnh là các điểm biểu diễn của n hệ con

Ví dụ: Hệ H gồm ba hệ con là H1, H2 và H3 với khối lượng tương ứng là:

Hình 4.6 Minh họa quy tắc khối tâmNhư vậy, H phải nằm ở khối tâm vật lý của tam giác H1H2H3 Đầu tiên ta xác địnhđiểm biểu diễn của hệ K, thỏa mãn điều kiện:

Hệ K = hệ H1 + hệ H2

K H

K H g

g

1

22

1

Tiếp theo ta xác định điểm H thỏa mãn điều kiện sau:

37

Trang 38

Hệ H = hệ K + hệ H3

KH

HH g

g g g

3

213

4.5 Ảnh hưởng của áp suất đến nhiệt độ chuyển pha

Phương trình Clausius – Claypeyron I:

λ

V T.

dP

Trong đó:

T: nhiệt độ chuyển pha (K)

: nhiệt chuyển pha (cal/mol hoặc J/mol)

dP

4.6 Ảnh hưởng của nhiệt độ đến áp suất hơi bão hòa

Phương trình Clausius – Claypeyron II

2RT

λ dT

dlnP

Lấy tích phân 2 vế, ta được:

2

T

1 T

1 R

λ P

P lnTrong đó:

Trang 39

4.7 Bài tập mẫu

Ví dụ 1 Ở 00C nhiệt nóng chảy của nước đá là 1434,6 cal/mol Thể tích riêng của nước đá

và nước lỏng lần lượt là 1,098 và 1,001 ml/g Xác định hệ số ảnh hưởng của áp suất đếnnhiệt độ nóng chảy của nước đá và tính nhiệt độ nóng chảy của nước ở 4 atm

Giải

Áp dụng phương trình:

λ

V T.

1434,6

1,746 273

2

T

1 T

1 R

λ P

P ln

1 T

1 1,987

9685,8 1

2 ln

Từ đó tính được: T = 394K = 1210C

Ví dụ 3 Tính nhiệt nóng chảy của 1 mol diphenylamin nếu 1kg diphenylamin nóng chảy làmtăng thể tích lên 9,58.10-5m3 cho biết dT/dP = 2,67.10-7 K.m2/N Nhiệt độ nóng chảy củadiphenylamin là 540C, khối lượng mol của chất này là 169

39

Trang 40

Áp dụng công thức:

λ

V T.

519,83.10 2,67.10

9,58.10 1000

169 54

273 dP

lgP(mmHg)  

Xác định nhiệt độ sôi và nhiệt hóa hơi của nó ở điều kiện thường

GiảiNhiệt độ sôi của axit HCN ở áp suất 760 mmHg:

Ta có:

T

1237 7,04

lg(760)  

 T = 297,4K

Vậy nhiệt độ sôi của axit HCN là 24,40C

Lấy đạo hàm hai vế phương trình theo T, ta được:

2T

1237 dT

Ngày đăng: 10/08/2015, 08:27

TỪ KHÓA LIÊN QUAN

w