Пример 8

Бромбензол от высококипящих примесей очищают перегонкой с водяным паром. Рассчитать расходный коэффициент водяного пара, если при температуре перегонки равной 94°С, давление паров воды рано 620 мм.рт.ст., а давление бромбензола 110 мм.рт.ст.

Х -?	Cu	В данной задаче используется формула расходного коэффициента
tп = 94°С Pв° = 620 мм.рт.ст. Рб = 110 мм.рт.ст.	367 К 82659,87 Па 14665,46 Па

М_В = 18×10^-3 кг/моль

М(С₆Н₅Br) = 157×10^-3 кг/моль

Х = 82659,87×18×10^-3/(14665,46×157×10^-3) = 0,65

То есть на 1 кг бромбензола берётся 0,65 кг воды для очистки от высококипящих жидкостей.

Пример 9

Определить какое максимальное количество I₂ можно извлечь из 10 м³ минеральной воды, если концентрация йода в ней равна 3 × 10^-3 моль/л, экстрагент хлороформ, объёмом 0,1 м³. Коэффициент распределения равен 0,0075. При одноступенчатой и четырёхступенчатой экстракции.

 

1) g0-g1 2) g0-g4	Cu	В данной задаче используется формула расходного коэффициента
C(I2)=3ּ10^-3 моль/л Vэ=0,1 м^3 V0= 10 м^3 К=0,0075 М(I2)=254ּ10^-3кг/моль	367 К 82659,87 Па 14665,46 Па

CИ     3 моль/м³

Данная задача на процесс экстракции, расчёты проводят по формуле:  

Решение:

1) Находим g₀ – масса экстрагируемого вещества (I₂) в исходном растворе.

g₀ = n×M; С = n/V₀; n = С×V₀; g ₀ = С V ₀ M

g₀ = 3 × 10 × 254 ×10^-3 = 7,62 кг

2) Находим g₁ – масса I₂ в рафинате g ₁ = 7,62×0,0075×10/(0,1 + 0,0075×10) = 3,26 кг

3) Находим g₀ – g ₁ – массу I₂, которое можно извлечь при 1-ступенчатой экстракции

g₀ – g₁ = 7,62 – 3,26 = 4,36 (кг)

При 4-х ступенчатой экстракции в каждой ступени используется объём экстрагента = V_Э = 0,025м³

g₀ – g₄ = 7,62 – 2,41 = 5,21 (кг), то есть при 4-х ступенчатой экстракции извлекают большее количество I₂, чем при 1-ступенчатой.

Пример 10

Коэффициент распределения янтарной кислоты между водой и эфиром равен 6. Концентрация янтарной кислоты в воде равна 48 моль/м³. Определить концентрацию янтарной кислоты в эфире.

СЭФ -?	Используем закон распределения Нернста К = С1/С2 Для данной задачи К = СВ /СЭФ; СЭФ = СВ/К С ЭФ = 48/6 = 8 моль/м^3
К = 6 СВ = 48 моль/м^3

Пример 11

Коэффициент растворимости ацетилена в воде при 30°С равен 0,93. Вычислить коэффициент абсорбции.

a -?	S/a = T/T0 a = S×T0/T a = 0,93×273/303 = 0,84.
S = 0,93 T = 303 K T0 = 273 K

Вопросы для самоконтроля

1.Назовите причины понижения давления пара растворителя над раствором с нелетучим компонентом.

2.На чём основано действие антифризов?

3.Проанализируйте диаграммы состояния 2-х компонентной системы для идеальной смеси (Р – состав), (Т _{кипения} – состав).

4.Назовите условия проведения ректификации.

5.Системы с отклонениями от закона Рауля. Проанализируйте диаграммы состояния 2-х компонентных реальных смесей (Р – состав; Т _{кипения} – состав). Азеотропная смесь.

6.Особенности перегонки.

7.Почему при повышении температуры растворимость газов уменьшается?

Тема 1.8. Электрохимия.

Этот раздел физической химии изучает закономерности и взаимные превращения между электрической и химической энергии.

Вещества, которые проводят электрический ток называются проводниками.

Проводники I рода – металлы и их сплавы.

Проводники II рода – растворы и расплавы электролитов.

При погружении металла (электрод) в полярный растворитель на границе раздела фаз возникает скачок потенциала j (фи), за счёт образования двойного электрического слоя, он в свою очередь образуется за счёт взаимодействия электрода с раствором, при этом происходит переход катионов металла с электрода в раствор или наоборот, то есть

скачок потенциала, который возникает на границе электрод-раствор при условии равновесия между электродом и раствором называется равновесным электродным потенциалом.

Он рассчитывается по формуле Нернста:

– формула для концентрированных растворов.

j_i° - нормальный электродный потенциал;

F – число Фарадея (1F = 96500 Кл/моль);

Z _i – степень окисления – восстановления ионов;

a_i – активность ионов i в растворе.

j_i° - потенциал данного металла, погружённого в раствор при t = 25°С с активностью a_i = 1.

– формула для разбавленных растворов.

Если металлы расположить в порядке возрастания их нормальных электродных потенциалов, то получим электрохимический ряд напряжения металлов или ряд химической активности:

Li, K, Ca, Na, Mg, Al, Mn, Zn, Fe, Ni, H₂, Cu, Ag, Au.

j° каждого металла дано в справочной литературе.

j°(Н₂) = 0.

У металлов до Н₂ j° < 0, после Н₂ j° > 0.

Устройство, в котором химическая энергия (то есть энергия химических реакций) превращается в электрическую называется гальваническим элементом.

В них непрерывно протекают окислительно-восстановительные процессы. На электродах поддерживается разность потенциалов, которая определяет ЭДС – электродвижущую силу элемента:

ЭДС = j₂ – j₁

j₂ – потенциал положительного электрода (анода)

j₁ – потенциал отрицательного электрода (катода).

ЭДС является мерой способности гальванического элемента совершать электрическую работу.

Электролизом называют совокупность окислительно-восстановительных процессов, протекающих у катода и анода при прохождении постоянного электрического тока через растворы или расплавы электролитов.

Протекание первичных анодных и катодных процессов подчиняются законам Фарадея.

1 закон Фарадея.

Масса вещества (m), выделяемая на электроде прямо пропорциональна количеству электричества (Q), прошедшего через электролит.

m = КּQ Q = KּIּt

[Q] = 1Кл (Кулон)

I – сила тока, А (Ампер)

t - время, с

К – электрохимический эквивалент.

Е_w= 1,0183В.

2 Закон Фарадея

Количество различных веществ, прореагировавших при электролизе на электродах под действием одинакового количества электричества, пропорциональны их химическим эквивалентам.

m₁/m₂ = Э₁/Э₂

Для выделения 1 эквивалента вещества требуется пропустить через электролит одно и то же количество электричества – число Фарадея.

F = 96500 Кл/моль

Объединённое выражение 1,2 закона Фарадея: m = Э×It/F

Результаты расчётов и опыта отличаются, поэтому вводят поправочный коэффициент – выход по току h.

h = m _пр ×100% /m _теор; h = Q _теор × 100% / Q_пр.

M _пр, m _теор – масса фактически выделенного вещества и масса, рассчитанная по закону Фарадея.

Q _пр – количество электричества, практически затраченного на выделение данного количества вещества.

Q _теор – количество электричества, необходимое по закону Фарадея.

То есть закон Фарадея можно представить в виде формулы: m _пр = h×Э×I×t/F

Примеры решения задач.

Дата добавления: 2014-11-18