化工热力学期末试题.doc

化工热力学学期末试题
一、（20分）
（1）按照正规溶液假定条件，请证明：当液相组成给定时，即与温度无关。
（2）根据（1）的理论，之值与温度无关，故工程计算中使用Scatchard-Hilderbrand方程时，和常取25℃时的数值。由此注释说明，请计算下面相平衡问题：
某液体烃类A10℃时饱和蒸汽压，25℃时的密度0.8g/cm3，A的分子量为160。当物质A和CS2在10℃时形成等摩尔组成液体混合物时，A的平衡气象分压为60mmHg。若物质A和甲苯在10℃时形成等摩尔液体混合物时，求此时物质A的平衡汽相组成。已知基础数据如下：

二硫化碳
甲苯
25℃时的溶解度参数（cal/cm3）1/2
10.0
8.9
25℃时的液体摩尔体积（cal/cm3）
61
107
10℃时饱和蒸气压（mmHg）
13
191
二、（20分）
1. 若甲烷气体与环己烷形成理想溶液，请计算在25℃时，甲烷分压为1.013×105Pa时甲烷气体在环己烷中的溶解度。
2. 请计算上述温度压力条件下，甲烷在环己烷中的实际亨利系数。

三、（20分）
将等摩尔的异丁烷和糠醛混合，在37.8℃可形成部分互溶的双液相，请计算在此双液相共存的汽相组成和压力。已知数据如下：
蒸气压数据为
(t=37.8℃)=4.909×105Pa
(t=37.8℃)=4.93×105Pa
且两共存液相分别包括11.8%和92.5%（摩尔百分数）的异丁烷，且有γ异（X异=0.925）=1.019和γ糠（X糠=0.925）=1.033
四、（20分）
已知一个二元混合物的超额Gibbs自由能为
GE=Ax1x2(x1-x2)
1. 请导出用x2表示γ1和用x1表示γ2
2. 这个超额Gibbs自由能模型符合热力学一致性吗？
五、（20分）
1. 工业上应用Gibbs-Duhem方程常可取代等温汽液相平衡时复杂的汽相组成的测定。请由严格的等温条件下的二元混合物Gibbs-Duhem方程
RT(x1dln a1+ x2dln a2)=VEdP
在压力并不高的情况下导出

2. 讨论题：
从直观上已知两个纯液体可形成部分互溶的混合物。那么在实验测定液液平衡之前，能否估算一些其混合物的互溶区与部分互溶区？若能，请给出热力学上如何估算的思路。

参考答案：
一、
1．解：

故正规溶液不随温度变化为一常数。
2. 解：
先由10℃物质A-CS2体系的汽液平衡数据求

二、
解：（1）若看成理想溶液

设理想溶液，溶液气体

查书P302图8-21，或使用式8-51a

对甲烷

（2）采用P-S法：对非理想实际溶液

查书P303表8-10代入上式得

三
解：T=273.15+37.8=310.95K
设气相为理想气体
设异丁烷为1，糠醛为2，上相为α，下相为β
已知

由汽液平衡共存可知

四、
1. 解：

2. 解：
由G-D方程检验

符合热力学一致性。
五．
1.由RT(x1dlna1+ x2dlna2)=VEdP

在压力并不高的情况下导出
压力并不高时可以认为气相是理想气体，有

2. 解：
首先根据实际体系，选择一合适的GE模型，且参数已知。
则有 Gt=Gim+GE
由以上表达式求出 的表达式，进而求出体系的临街溶解温度。
1）若此体系是具有上临界溶解温度TVC，若T>TVC，即为稳定的单相；若T<TVC，则在部分区域有，应用液液相平衡关系求出两相区。
2）若此体系是具有下临界溶解温度TLC，若T>TLC，部分区域有，会有部分互溶区，应用液液相平衡关系求出两相区，为稳定的单相；若T<TLC，则，为稳定单相。
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