Exercici 7 · Química Física I UB 2025

Tema: Diagrames de fases de mescles binàries · Del examen Examen Final de Química Física I (Gener 2025) (2025)

Enunciado

Exercici 7 (1,5 punts). Equilibri líquid-vapor en mescles aigua-peròxid d'hidrogen

A partir de dades experimentals per a l'equilibri líquid-vapor de mescles d'aigua i peròxid d'hidrogen a 60 °C s'ha construït el gràfic de fases següent (suposeu comportament ideal per a la fase vapor):

a.

Completeu la taula assignant a quina fase correspon cada fila de fraccions molars (Líquid, L, o Vapor, V):

L o V?

x(H2O)x(\mathrm{H_2O})

0,000

0,100

0,500

0,900

1,000

x(H2O)x(\mathrm{H_2O})

0,000

0,100

0,500

0,900

1,000

x(H2O)x(\mathrm{H_2O})

0,000

0,301

0,888

0,995

1,000

p / kPap\ /\ \mathrm{kPa}

2,35

3,00

8,33

17,77

19,92

b.

Per a una mescla líquida equimolar (xH2O(l)=0,500x_{\mathrm{H_2O}}^{(l)} = 0,500), determineu l'activitat i el coeficient d'activitat de l'aigua en la fase líquida i en la fase vapor.

Dades de pressions de vapor purs: PH2O∗=19,92 kPa=0,1966 atmP_{\mathrm{H_2O}}^* = 19,92\ \mathrm{kPa} = 0,1966\ \mathrm{atm}; PH2O2∗=2,35 kPa=0,0232 atmP_{\mathrm{H_2O_2}}^* = 2,35\ \mathrm{kPa} = 0,0232\ \mathrm{atm}.

c.

Té la mescla líquida un comportament ideal? Justifiqueu la resposta calculant la pressió de vapor que tindria una mescla líquida equimolar ideal i dibuixeu de forma qualitativa el diagrama P-x indicant la corba real enfront de la ideal.

d.

Calculeu la variació d'energia de Gibbs de mescla (ΔmixG\Delta_{\mathrm{mix}}G) per a la formació d'un mol de dissolució líquida equimolar (xH2O(l)=0,5x_{\mathrm{H_2O}}^{(l)} = 0,5).

Enunciado: Exercici 7 · Química Física I UB 2025

Solución

Según los criterios oficiales de corrección

a. Assignació de la primera fila de fraccions molars (0,000; 0,100; 0,500; 0,900; 1,000):

Solución: L

a. Assignació de la segona fila de fraccions molars (0,000; 0,301; 0,888; 0,995; 1,000):

Solución: V

b. Activitat de l'aigua en la fase vapor, a(v)(H2O)a^{(v)}(\mathrm{H_2O}):

Solución: 0,0730

b. Coeficient d'activitat de l'aigua en la fase vapor, γ(v)(H2O)\gamma^{(v)}(\mathrm{H_2O}):

Solución: 1

b. Activitat de l'aigua en la fase líquida, a(l)(H2O)a^{(l)}(\mathrm{H_2O}):

Solución: 0,3713

b. Coeficient d'activitat de l'aigua en la fase líquida, γ(l)(H2O)\gamma^{(l)}(\mathrm{H_2O}):

Solución: 0,743

c. Pressió de vapor que tindria una mescla líquida equimolar ideal:

Solución: 11,13611{,}136 kPa / 0,10990{,}1099 atm

c. Justifiqueu la resposta sobre si la mescla líquida té comportament ideal:

Solución: No té comportament ideal; presenta desviacions negatives respecte a la llei de Raoult perquè Pexp=8,33 kPa<Pideal=11,14 kPaP_{\mathrm{exp}} = 8{,}33\ \mathrm{kPa} < P_{\mathrm{ideal}} = 11{,}14\ \mathrm{kPa}.

c. Dibuixeu de forma qualitativa el diagrama P-x indicant la corba real enfront de la ideal.

Solución: Diagrama PP-xx qualitatiu on la recta que uneix PH2O2∗P_{\mathrm{H_2O_2}}^* (2,35 kPa2,35\ \mathrm{kPa}) i PH2O∗P_{\mathrm{H_2O}}^* (19,92 kPa19,92\ \mathrm{kPa}) representa la línia de bombolla ideal de Raoult, i la corba real de bombolla es dibuixa clarament per sota de la recta ideal.

d. Variació d'energia de Gibbs de mescla (ΔmixG\Delta_{\mathrm{mix}}G) per a la formació d'un mol de dissolució líquida equimolar:

Solución: −2649-2649 J/mol / −2,649-2{,}649 kJ/mol

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

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

Pregunta 1 · 2024 ›

Más ejercicios de Diagrames de fases de mescles binàries