题目
2、某温度下液体 A 与液体 B 能形成理想溶液。(1)将 1mol 纯 A 与 2mol 纯 B 混合后总蒸气压为 50.66 kPa;若在混合物中再加入3mol 纯 A,则总蒸气压为 70.93 kPa,求纯 A 的饱和蒸气压和纯 B 的饱和蒸气压;(2)若将 1mol 纯 A 与 1mol 纯 B 混合,求对应的气相中 A 的摩尔分数和 B 的摩尔分数。
2、某温度下液体 A 与液体 B 能形成理想溶液。
(1)将 1mol 纯 A 与 2mol 纯 B 混合后总蒸气压为 50.66 kPa;若在混合物中再加入
3mol 纯 A,则总蒸气压为 70.93 kPa,求纯 A 的饱和蒸气压和纯 B 的饱和蒸气压;
(2)若将 1mol 纯 A 与 1mol 纯 B 混合,求对应的气相中 A 的摩尔分数和 B 的摩尔分
数。
题目解答
答案
2、解:(1)由道尔顿分压定律和拉乌尔定律,P 总=PA+PB=PA *xA+PB *xB
所以 50.66kPa= 1/3 PA * +2/3 PB * 2 分
70.93kPa= 4/6 PA * +2/6 PB * 2 分
联立这两个式子可得:PA *=91.20 kPa 1 分
PB *=30.39 kPa 1 分
(2)yA=PA/P 总= PA *xA/( PA *xA+PB *xB)
=91.20×0.5/(91.20×0.5+30.39×0.5)=0.75 3 分
yB=1- yA =0.25 1 分
解析
步骤 1:确定理想溶液的蒸气压公式
理想溶液的总蒸气压由道尔顿分压定律和拉乌尔定律给出,即:
\[ P_{总} = P_A + P_B = P_A^* x_A + P_B^* x_B \]
其中,\( P_A^* \) 和 \( P_B^* \) 分别是纯 A 和纯 B 的饱和蒸气压,\( x_A \) 和 \( x_B \) 分别是 A 和 B 在溶液中的摩尔分数。
步骤 2:根据给定条件列出方程
(1)将 1mol 纯 A 与 2mol 纯 B 混合后总蒸气压为 50.66 kPa,此时 A 和 B 的摩尔分数分别为 \( x_A = \frac{1}{3} \) 和 \( x_B = \frac{2}{3} \),所以有:
\[ 50.66 = P_A^* \cdot \frac{1}{3} + P_B^* \cdot \frac{2}{3} \]
(2)若在混合物中再加入 3mol 纯 A,则总蒸气压为 70.93 kPa,此时 A 和 B 的摩尔分数分别为 \( x_A = \frac{4}{6} \) 和 \( x_B = \frac{2}{6} \),所以有:
\[ 70.93 = P_A^* \cdot \frac{4}{6} + P_B^* \cdot \frac{2}{6} \]
步骤 3:解方程组求解纯 A 和纯 B 的饱和蒸气压
将上述两个方程联立求解:
\[ 50.66 = \frac{1}{3} P_A^* + \frac{2}{3} P_B^* \]
\[ 70.93 = \frac{4}{6} P_A^* + \frac{2}{6} P_B^* \]
通过化简和求解,可以得到:
\[ P_A^* = 91.20 \, kPa \]
\[ P_B^* = 30.39 \, kPa \]
步骤 4:计算气相中 A 和 B 的摩尔分数
若将 1mol 纯 A 与 1mol 纯 B 混合,此时 A 和 B 的摩尔分数分别为 \( x_A = 0.5 \) 和 \( x_B = 0.5 \),气相中 A 和 B 的摩尔分数分别为:
\[ y_A = \frac{P_A}{P_{总}} = \frac{P_A^* x_A}{P_A^* x_A + P_B^* x_B} = \frac{91.20 \times 0.5}{91.20 \times 0.5 + 30.39 \times 0.5} = 0.75 \]
\[ y_B = 1 - y_A = 0.25 \]
理想溶液的总蒸气压由道尔顿分压定律和拉乌尔定律给出,即:
\[ P_{总} = P_A + P_B = P_A^* x_A + P_B^* x_B \]
其中,\( P_A^* \) 和 \( P_B^* \) 分别是纯 A 和纯 B 的饱和蒸气压,\( x_A \) 和 \( x_B \) 分别是 A 和 B 在溶液中的摩尔分数。
步骤 2:根据给定条件列出方程
(1)将 1mol 纯 A 与 2mol 纯 B 混合后总蒸气压为 50.66 kPa,此时 A 和 B 的摩尔分数分别为 \( x_A = \frac{1}{3} \) 和 \( x_B = \frac{2}{3} \),所以有:
\[ 50.66 = P_A^* \cdot \frac{1}{3} + P_B^* \cdot \frac{2}{3} \]
(2)若在混合物中再加入 3mol 纯 A,则总蒸气压为 70.93 kPa,此时 A 和 B 的摩尔分数分别为 \( x_A = \frac{4}{6} \) 和 \( x_B = \frac{2}{6} \),所以有:
\[ 70.93 = P_A^* \cdot \frac{4}{6} + P_B^* \cdot \frac{2}{6} \]
步骤 3:解方程组求解纯 A 和纯 B 的饱和蒸气压
将上述两个方程联立求解:
\[ 50.66 = \frac{1}{3} P_A^* + \frac{2}{3} P_B^* \]
\[ 70.93 = \frac{4}{6} P_A^* + \frac{2}{6} P_B^* \]
通过化简和求解,可以得到:
\[ P_A^* = 91.20 \, kPa \]
\[ P_B^* = 30.39 \, kPa \]
步骤 4:计算气相中 A 和 B 的摩尔分数
若将 1mol 纯 A 与 1mol 纯 B 混合,此时 A 和 B 的摩尔分数分别为 \( x_A = 0.5 \) 和 \( x_B = 0.5 \),气相中 A 和 B 的摩尔分数分别为:
\[ y_A = \frac{P_A}{P_{总}} = \frac{P_A^* x_A}{P_A^* x_A + P_B^* x_B} = \frac{91.20 \times 0.5}{91.20 \times 0.5 + 30.39 \times 0.5} = 0.75 \]
\[ y_B = 1 - y_A = 0.25 \]