Bài tập Hóa lý – Phần Nhiệt động hóa học Chươ ng ng III: Cân b ằng pha và dung dịch
Câu 1: Ở 46oC, áp suất h ơ i bão hoà c ủa ch ất A dạng l ỏng là 50 mmHg, c ủa ch ất A dạng r ắn là 49,5 mmHg. Ở 45oC, áp suất hơ i bão hoà c ủa A lỏng lớ n hơ n của A r ắn là 1 mmHg. mmHg. Tính Tính nhi nhiệt nóng chảy, nhiệt thăng hoa và nhi ệt độ nóng chảy của ch ất A; biết r ằng nhiệt hóa hơ i của nó là 9 kcal/mol và xem th ể tích riêng c ủa hai dạng A lỏng và A r ắn là xấ p xỉ nhau. (ĐS: 2,32 kcal/mol; 11,32 kcal/mol; 56,9 oC) Câu 2: Trên núi cao ở áp suất 660 mmHg, nướ c sẽ sôi ở nhiệt độ nào, biết nhiệt hoá hơ i của nướ c bằng 9,72 kcal/(mol.K). Câu 3: Nhiệt độ nóng chảy chuẩn (ở 1 atm) của Bi là 271 0C. Ở điều kiện đó tỷ tr ọng của Bi r ắn và Bi lỏng lần lượ t là 9,673 và 10 g/cm 3 . Mặt khác khi áp suất tăng lên 1 atm thì nhi ệt độ nóng chảy giảm đi 0,00354 K. Tính nhi ệt nóng chảy của Bi. Câu 4: Xem dung dịch của CCl4 và SnCl4 là dung dịch lý tưở ng. ng. Tính thành ph ần mol của dung o dịch sôi ở 100 C dướ i áp suất 760 mmHg và thành ph ần mol của bong bóng hơ i đầu tiên, biết r ằng ở 100oC áp suất hơ i bão hoà c ủa CCl4 và SnCl4 lần lượ t là 1450 và 500 mmHg. (ĐS: 0,274 và 0,522) Câu 5: Một dung dịch lý tưở ng ng của A và B ch ứa 25% mol A. Ở 25oC, pha hơ i cân bằng của nó chứa 50% mol A. Nhi ệt hóa hơ i của A và B l ần l ượ t là 5 và 7 kcal/mol. Tính t ỷ số áp suất hơ i bão hoà của A và B khi nguyên ch ất (PoA/PoB) ở 25oC và ở 100oC. (ĐS: 3 và 1,52) Câu 6: Ở 80oC, áp suất hơ i bão hoà c ủa các chất nguyên chất A và B l ần lượ t là 100 và 600 mmHg a) Hãy vẽ đồ thị “áp suất – thành phần pha lỏng” (P-x) của dung dịch lý tưở ng ng A-B. b) Cho dung dịch chứa 40% mol B vào một bình kín có thể tích sao cho ở 80oC có 1/3 số mol của dung dịch bị hoá hơ i.i. Tính thành ph ần mol của pha lỏng và pha hơ i cân bằng. (ĐS: xB = 0,261 và y B = 0,679) ượ u izopropylic, tại điểm sôi phần mol của ete trong hai pha Câu 7: Trong h ệ điizopropyl ete - r ượ cân bằng đo đượ c như sau: Pha lỏng (x) 0 0,084 0,19 0,44 0,66 0,75 0,78 0,88 0,95 1,0 Pha hơ i (y) 0 0,30 0,45 0,64 0,73 0,76 0,78 0,84 0,91 1,0 a) Vẽ định tính và định lượ ng ng (nếu có thể) các giản đồ (x - y), (T - x,y) và (P - x,y). b) Xác định xem hệ thuộc loại nào và xác định thành phần của dung dịch đẳng phí. ượ u izopropylic tại áp suất đang khảo sát lần lượ t là 68 Biết nhiệt độ sôi của điizopropyl ete và r ượ o và 82,4 C. Câu 8: Một dung dịch chứa 0,5 mol propanol và 0,5 mol etanol đượ c chưng cho đến khi nhiệt độ sôi của dung dịch là 90oC. Áp suất h ơ i c ủa ph ần ng ưng t ụ thu đượ c là 1066 mmHg (c ũng đo ở 90oC). Xem dung dịch là lý tưở ng ng và biết r ằng ở 90oC áp suất h ơ i bão hòa của propanol và etanol lần lượ t là 574 và 1190 mmHg. Hãy tính: a) Thành phần mol của dung dịch còn lại trong bình chưng b) Thành phần mol của phần (hơ i) i) ngưng tụ c) Số mol etanol đã hoá hơ i.i. (ĐS: a) xE = 0,3; b) x E = 0,8; c) 0,32 mol) Câu 9: Hỗn hợ p không tan lẫn H2O và CCl4 sôi ở 640C, áp suất hơ i của CCl4 ở nhiệt độ đó là 560 mm Hg. Xác định lượ ng ng hơ i nướ c tối thiểu cần thiết để chưng lôi cuốn đượ c 1 kg CCl4 ở áp suất khí quyển là 760 mm Hg.
Câu 10: Ở 25oC độ hoà tan của iod trong nướ c là 0,34 g/l. Tính độ hòa tan của iod trong CCl4 ở nhiệt độ đó, biết r ằng ở nhiệt độ này dung dịch nướ c chứa 0,0516 g iod/l n ằm cân bằng vớ i dung dịch CCl4 chứa 4,412 g iod/l. (ĐS: 29,07 g/l). Câu 11: Nhiệt độ sôi của hệ hoàn toàn không tan l ẫn naphtalen - n ướ c ở 733 mmHg là 98oC, áp suất hơ i nướ c bão hoà ở nhiệt độ đó là 707 mmHg. Tính ph ần khối lượ ng ng của naphtalen trong ph ần chưng cất. Câu 12: Để xác định phân tử lượ ng ng M của một chất hữu cơ khó bay hơ i X, ta làm thí nghi ệm sau: Hai cốc thủy tinh A và B đượ c đặt trong một chuông thủy tinh kín; c ốc A chứa 0,1 mol naphtalen trong 100 g benzen; c ốc B chứa 10 g chất X trong 100 g benzen. Hai c ốc đượ c đặt c ạnh nhau cho đến khi đạt tr ạng thái cân bằng. Sau đó lấy cốc A ra cân l ại thấy khối lượ ng ng cốc A giảm 8 g. Hãy tính M và nêu nh ững điều kiện gần đúng trong thí nghiệm. Câu 13: Có 0,06 g iod ch ứa trong 2 lít dung d ịch nướ c. c. Tính lượ ng ng iod còn lại trong đó sau khi chiết bằng 50 ml tetraclorua cacbon CCl 4 theo 2 cách: a) Chiết 1 lần bằng 50 ml CCl4 b) Chiết 2 lần, mỗi lần dùng 25 ml CCl 4 Biết hệ số phân bố
.
Câu 14: Hệ 2 chất lỏng phenol và nướ c có bảng nhiệt độ chuyển tr ạng thái (từ trong sang đục) – thành phần khối lượ ng ng như sau: %phenol 10 20 30 35 40 45 50 55 60 70 0 t ( C) 42 52 60 67 66 65 63 60 50 28 a) Lấy 10 g phenol và 20 g n ướ c cho vào ống nghiệm và giữ ở 600C. Xác định s ố pha, thành phần và khối lượ ng ng mỗi pha trong h ệ ở tr ạng thái cân bằng. b) Nếu thêm vào h ệ (a) 20 g n ướ c, c, giữ nguyên nhiệt độ thì quan sát th ấy hiện tượ ng ng gì? Câu 15: Dung dịch gồm 0,5g ure (H2 NCONH2) và 25 g n ướ c cất có nhiệt độ bắt đầu k ết tinh là -0,620C. Thêm 0,5g đườ ng ng vào dung d ịch trên thì nhi ệt độ bắt đầu k ết tinh sẽ là -0,820C. a) Hãy xác định hằng số nghiệm lạnh của nướ c. c. b) Tính nhiệt nóng chảy của nướ c. c. c) Xác định khối lượ ng ng phân tử của loại đườ ng ng thêm vào. Câu 16: Hoà tan 0,645 g naphtalen C10H8 trong 43,25 g dioxan C4H8O2 thì dung dịch có độ tăng điểm sôi là 0,364oC. Hoà tan 0,748 g ch ất A vào 45,75 g dioxan thì độ tăng điểm sôi là 0,255oC. Biết r ằng dioxan có nhiệt độ sôi là 100,8oC. a) Hãy xác định nhiệt hoá hơ i của dioxan. b) Tính hằng số nghiệm sôi của dioxan. c) Xác định phân tử khối của chất A. (ĐS: 7800 cal/mol; 3,12 ; M = 210). Câu 17: Một dung dịch gồm 0,1 mol naphtalen và 0,9 mol benzen đượ c làm lạnh cho đến khi có một ít benzen r ắn k ết tinh ra; dung d ịch đượ c gạn bỏ phần r ắn và nâng nhi ệt độ tớ i 80oC, khi đó áp suất dung dịch là 670 mmHg và dung d ịch đượ c xem là l ý tưở ng. ng. Biết nhiệt độ nóng chảy, nhiệt độ o o sôi và nhiệt nóng chảy của benzen lần lượ t là 5,5 C, 80 C và 2550 cal/mol.
