题目
6.已知甲苯的摩尔质量为 times (10)^-3kgcdot mol-1, 沸点为383.15K,平均摩尔气化焓为-|||-.84kJcdot mo(l)^-1; 苯的摩尔质量为 times (10)^-3kgcdot mo(l)^-1 沸点为353.15K,平均摩尔气化焓为-|||-.03kJcdot mo(l)^-1 有一含苯100g和甲苯200g的理想液态混合物,在373.15K,101.325kPa-|||-下达气液平衡。求-|||-(1)373.15K时苯和甲苯的饱和蒸气压;-|||-(2)平衡时液相和气相的组成;-|||-(3)由两组分物质形成该理想液态混合物时的混合焓和混合熵。
题目解答
答案
解析
步骤 1：计算373.15K时苯和甲苯的饱和蒸气压
根据克劳修斯-克拉佩龙方程，可以计算出373.15K时苯和甲苯的饱和蒸气压。克劳修斯-克拉佩龙方程为：
$$\ln \frac{P_2}{P_1} = \frac{\Delta H_m}{R} \left( \frac{1}{T_1} - \frac{1}{T_2} \right)$$
其中，$P_1$ 和 $P_2$ 分别是物质在温度 $T_1$ 和 $T_2$ 下的饱和蒸气压，$\Delta H_m$ 是物质的平均摩尔气化焓，$R$ 是理想气体常数，$T_1$ 和 $T_2$ 分别是物质的沸点和目标温度。
步骤 2：计算平衡时液相和气相的组成
根据拉乌尔定律，可以计算出平衡时液相和气相的组成。拉乌尔定律为：
$$P = P_1^* x_1 + P_2^* x_2$$
其中，$P$ 是混合物的总压，$P_1^*$ 和 $P_2^*$ 分别是组分1和组分2的饱和蒸气压，$x_1$ 和 $x_2$ 分别是组分1和组分2在液相中的摩尔分数。
步骤 3：计算混合焓和混合熵
混合焓和混合熵可以通过以下公式计算：
$$\Delta_{mix}H = 0$$
$$\Delta_{mix}S = -R \sum_{i} n_i \ln x_i$$
其中，$n_i$ 是组分i的摩尔数，$x_i$ 是组分i在液相中的摩尔分数，$R$ 是理想气体常数。
根据克劳修斯-克拉佩龙方程，可以计算出373.15K时苯和甲苯的饱和蒸气压。克劳修斯-克拉佩龙方程为：
$$\ln \frac{P_2}{P_1} = \frac{\Delta H_m}{R} \left( \frac{1}{T_1} - \frac{1}{T_2} \right)$$
其中，$P_1$ 和 $P_2$ 分别是物质在温度 $T_1$ 和 $T_2$ 下的饱和蒸气压，$\Delta H_m$ 是物质的平均摩尔气化焓，$R$ 是理想气体常数，$T_1$ 和 $T_2$ 分别是物质的沸点和目标温度。
步骤 2：计算平衡时液相和气相的组成
根据拉乌尔定律，可以计算出平衡时液相和气相的组成。拉乌尔定律为：
$$P = P_1^* x_1 + P_2^* x_2$$
其中，$P$ 是混合物的总压，$P_1^*$ 和 $P_2^*$ 分别是组分1和组分2的饱和蒸气压，$x_1$ 和 $x_2$ 分别是组分1和组分2在液相中的摩尔分数。
步骤 3：计算混合焓和混合熵
混合焓和混合熵可以通过以下公式计算：
$$\Delta_{mix}H = 0$$
$$\Delta_{mix}S = -R \sum_{i} n_i \ln x_i$$
其中，$n_i$ 是组分i的摩尔数，$x_i$ 是组分i在液相中的摩尔分数，$R$ 是理想气体常数。