Ejercicio BLOC 1 - Exercici 3 · Química UB 2014

Tema: Dissolucions i equilibri de fases · Del examen Examen final de Química - Gener 2014 (2014)

Enunciado

Considerant l'anió sulfat, $\text{SO}_4^{2-}$ , determineu:

Dades: $Z(\text{O}) = 8$ ; $Z(\text{S}) = 16$ .

BLOC 1 - Exercici 3.1 (0,9 punts). Termodinàmica i equilibri de solucions binàries

Es disposa de tres tipus de mescles binàries amb les característiques recollides a la taula següent:

Solució

Tipus

Observacions

Benzè / Toluè

Ideal

----------

$\text{CH}_3\text{COCH}_3$ / $\text{CS}_2$

Desviació positiva

Azèotrop a $X(\text{CS}_2) = 0{,}65$

$\text{CH}_3\text{COCH}_3$ / $\text{CHCl}_3$

Desviació negativa

Azèotrop a $X(\text{CHCl}_3) = 0{,}78$

Dades: Punts d'ebullició normals: benzè ( $80\ ^\circ\text{C}$ ), toluè ( $110\ ^\circ\text{C}$ ), acetona ( $56\ ^\circ\text{C}$ ), sulfur de carboni ( $46\ ^\circ\text{C}$ ), cloroform ( $61\ ^\circ\text{C}$ ).

Indiqueu el canvi tèrmic ( $\Delta H_{\text{mescla}}$ ) que té lloc en preparar cadascuna de les tres mescles i justifiqueu-ho a escala molecular.

Esquematitzeu de forma qualitativa els diagrames $T-X$ a $P = 1\ \text{atm}$ assenyalant la posició relativa de la temperatura d'ebullició de l'azèotrop en cada cas.

A $20\ ^\circ\text{C}$ , les pressions de vapor del benzè i del toluè purs són $75\ \text{mmHg}$ i $22\ \text{mmHg}$ , respectivament. Trobeu la fracció molar de la fase de vapor en equilibri amb una mescla líquida que conté $X_{\text{benzè}} = 0{,}33$ .

BLOC 1 - Exercici 3.2 (0,3 punts). Transicions de fase i punt triple de l'etanol

Definiu amb precisió els conceptes següents per a una substància pura: temperatura triple, temperatura crítica i temperatura normal de sublimació.

Les corbes de pressió de vapor per a l'etanol en estat líquid i sòlid estan determinades per les expressions següents:

$\ln P(\text{líquid})/\text{atm} = -\frac{4727}{T} + 13{,}5$

$\ln P(\text{sòlid})/\text{atm} = -\frac{5242}{T} + 19{,}32$

Trobeu la temperatura i la pressió del punt triple o punt invariant de l'etanol.

Enunciado: Ejercicio BLOC 1 - Exercici 3 · Química UB 2014

Solución

Según los criterios oficiales de corrección

3.1.a. Indiqueu el canvi tèrmic (ΔH_mescla) que té lloc en preparar cadascuna de les tres mescles i justifiqueu-ho a escala molecular.

Solución: - Benzè / Toluè: ΔH_mescla = 0 (procés atèrmic). - Acetona / CS2: ΔH_mescla > 0 (procés endotèrmic). - Acetona / Cloroform: ΔH_mescla < 0 (procés exotèrmic).

3.1.b. Esquematitzeu de forma qualitativa els diagrames T - X a P = 1 atm assenyalant la posició relativa de la temperatura d'ebullició de l'azèotrop en cada cas.

Solución: - En el sistema ideal Benzè/Toluè, no hi ha azèotrop; les corbes de líquid i vapor varien monòtonament entre 80 °C (benzè pur) i 110 °C (toluè pur). - Per a Acetona/CS2 (desviació positiva de Raoult), la pressió de vapor presenta un màxim i per tant el diagrama T - X mostra un azèotrop d'ebullició mínima a X(CS2) = 0,65 amb Teb < 46 °C. - Per a Acetona/CHCl3 (desviació negativa), la pressió té un mínim i el diagrama T - X presenta un azèotrop d'ebullició màxima a X(CHCl3) = 0,78 amb Teb > 61 °C.

3.1.c. Fracció molar de benzè en fase vapor (Y_benzè):

Solución: 0,627 / 0,63

3.1.c. Fracció molar de toluè en fase vapor (Y_toluè):

Solución: 0,373 / 0,37

3.2.a. Definiu amb precisió els conceptes següents per a una substància pura: temperatura triple, temperatura crítica i temperatura normal de sublimació.

Solución: - Temperatura triple: Temperatura a la qual coexisteixen en equilibri termodinàmic les tres fases (sòlid, líquid i gas) d'una substància pura a la seva pressió triple. - Temperatura crítica: Temperatura per sobre de la qual una substància no pot existir com a fase líquida, per gran que sigui la pressió aplicada (límit superior de la corba d'ebullició). - Temperatura normal de sublimació: Temperatura a la qual la pressió de vapor del sòlid en equilibri amb el seu vapor és igual a la pressió atmosfèrica estàndard (1 atm).

3.2.b. Temperatura del punt triple (T_pt):

Solución: $88{,}49$ K / $-184{,}66$ °C

3.2.b. Pressió del punt triple (P_pt):

Solución: $4{,}6\cdot 10^{-18}$ atm / $3{,}5\cdot 10^{-15}$ mmHg

La explicación paso a paso, hecha con IA, es Premium. Premium

Resuélvelo aquí mismo: corrección automática, pistas y solución paso a paso.

Exercici 3 · Setembre 2014 ›

Ejercicio BLOC 1 - Exercici 3 · Química UB 2014

Enunciado

Solución

Más ejercicios de Dissolucions i equilibri de fases