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1、第5章 非均相体系热力学性质计算一、是否题1. 在一定温度T(但T0 （0,0,=0）；当和时，溶液是 液液平衡 9. （相态）， 0,0,0,=0）。四、计算题1. 试用PR方程计算水的饱和热力学性质，并与附录C-1的有关数据比较（用软件计算）。（a） 在时的；（b） 在MPa时的（是沸点温度）。解：（a）(b)2. 用PR方程计算甲烷（1）乙烷（2）丙烷（3）丁烷（4）丙烯（5）等摩尔液体混合物在P=3MPa下的泡点温度和气相组成（用软件计算）。解：3. 一个由丙烷（1）异丁烷（2）正丁烷（3）的混合气体，若要求在一个30的冷凝器中完全冷凝后以液相流出，问冷凝器的最小操作压力为多少？（用软
2、件计算）解：计算结果为最小操作压力0.8465MPa4. 在常压和25时，测得的异丙醇(1)-苯(2)溶液的汽相分压（异丙醇的）是1720Pa。已知25时异丙醇和苯的饱和蒸汽压分别是5866和13252Pa。(a)求液相异丙醇的活度系数（对称归一化）；(b)求该溶液的。解：由得同样有：5. 乙醇(1)-甲苯(2)体系的有关的平衡数据如下 T=318K、P=24.4kPa、x1=0.300、y1=0.634，已知318K的两组饱和蒸汽压为 kPa，并测得液相的混合热是一个仅与温度有关的常数，令气相是理想气体，求 (a)液相各组分的活度系数；(b)液相的和GE；(c)估计333K、x1=0.300
3、时的GE值；(d)由以上数据能计算出333K、x1=0.300时液相的活度系数吗? 为什么?（e）该溶液是正偏差还是负偏差？解：（a）由得同样有：(b)(c)积分得(d)不能得到活度系数，因为没有GE的表达式。(e)由于GE0，故为正偏差溶液。6. 在总压101.33kPa、350.8K下，苯(1)-正已烷(2)形成x1=0.525的恒沸混合物。此温度下两组分的蒸汽压分别是99.4KPa和97.27KPa，液相活度系数模型选用Margules方程，汽相服从理想气体，求350.8K下的汽液平衡关系和的函数式。解：将低压下的二元汽液平衡条件与共沸点条件结合可以得将此代入Margules方程得解出由
4、此得新条件下的汽液平衡关系7. 苯(1)-甲苯(2)可以作为理想体系。(a)求90时，与x1=0.3 的液相成平衡的汽相组成和泡点压力；(b) 90和101.325kPa时的平衡汽、液相组成多少? (c)对于x1=0.55和y1=0.75的平衡体系的温度和压力各是多少? (d)y1=0.3的混合物气体在101.325KPa下被冷却到100时，混合物的冷凝率多少?解：查出Antoine方程常数物质ABC苯(1)6.94192769.42-53.26甲苯(2)7.05803076.65-54.65，由Antoine方程得（a）同样得由理想体系的汽液平衡关系得(b) 由(c)由得即所以（d），由An
5、toine方程得设最初混合物汽相有10mol，即苯3mol，甲苯7mol。冷凝后汽、液相分别为(10-a)和amol，则：冷凝率：8. 用Wilson方程，计算甲醇（1）水（2）体系的露点（假设气相是理想气体，可用软件计算）。（a）P=101325Pa，y1=0.582（实验值T=81.48，x1=0.2）；（b）T=67.83，y1=0.914（实验值P=101325Pa，x1=0.8）。已知Wilson 参数Jmol-1和 Jmol-1解：（a）已知P=101325Pa，y1=0.582，属于等压露点计算，由于压力较低，气相可以作理想气体。可以从活度系数用Wilson方程计算，其中纯组分的
6、液体摩尔体积由Rackett方程；纯分的饱和蒸汽压由Antoine方程计算。查得有关物性常数，并列于下表纯组分的物性常数纯组分(i)Rackett 方程参数Antoine 常数/K/MPa甲醇(1)512.588.0970.22730.02199.41383477.90-40.53水(2)647.3022.1190.22510.03219.38763826.36-45.47用软件来计算。输入独立变量、Wilson能量参数和物性常数，即可得到结果：和（b）已知T=67.83，y1=0.914，属于等温露点计算，同样由软件得到结果，,9. A-B混合物在80的汽液平衡数据表明，在0xB0.02的范
7、围内，B组分符合Henry规则，且B的分压可表示为 (kPa)。另已知两组分的饱和蒸汽压为 (kPa)，求80和xB=0.01时的平衡压力和汽相组成；若该液相是理想溶液，汽相是理想气体，再求80和xB=0.01时的平衡压力和汽相组成。解：(1)0xB0.010.02，B组分符合Henry规则因为低压下，所以(2)10. 25和101.33kPa时乙烷（E）在正庚醇（H）中的溶解度是，且液相的活度系数可以表示为，并已知25时的Henry常数：（在P=101.32kPa时）；（在P=2026.4kPa时）。计算25和2026.4kPa时乙烷在正庚醇中的溶解度（可以认为正庚醇为不挥发组分；参考答案）。解：由于乙烷在正庚醇中的溶解度很低，所以，液相是一个稀溶液，其中溶质（E）的活度系数适合采用不对称归一化，并将汽相作为理想气体看待，即，在25和101.33kPa时，有 解出 在25和2026.4kPa时，有 解出 11. 某一碳氢化合物（H）与水（W）可以视为一个几乎互不相溶的体系，如在常压和20时碳氢化合物中含水量只有，已知该碳氢化合物在20时的蒸汽压kPa，试从相平衡关系得到汽相组成的表达
