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　化工热力学实验讲义
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化工热力学试验讲义李俊英齐鲁工业大学化学与制药工程学院化学工程与工艺实验室2013.10实验一二氧化碳临界状态观测及p-v-t关系测定气体的压力、体积、温度(p、v、t)是物质最基本的热力学性质：pvt数据不仅是绘制真实气体压缩因子固的基础，还是计算内能、始、嫡等一系列热力学函数的根据。在众多的热力学性质中，由于pvt参数可以直接地精确测量，而大部分热力学函数都可以通过pvt参数关联计算，所以气体的pvt性质是研究其热力学性质的基础和桥梁。了解和掌握真实气体pvt性质的测试方法，对研究气体的热力学性质具有重要的意义。一、实验目的1.了解CO2临界状态的观测方法，增加对临界状态概念的感性认识。2.加深对课堂所讲工质的热力状态、凝结、汽化、饱和状态等基本概念的理解。3.掌握CO2的p-v-t关系的测定方法，学会用实验测定实际气体状态变化规律的方法和技巧。4.学会活塞式压力计、恒温器等部分热工仪器的正确使用方法。二、实验内容1.测定CO2的p-v-t关系。在p-v坐标图中绘出低于临界温度(t=20℃)、临界温度(t=31.1℃)和高于临界温度(t=40℃)的三条等温曲线，并与标准实验曲线及理论计算值相比较，并分析差异原因。2.测定CO2在低于临界温度时，饱和温度与饱和压力之间的对应关系。3.观测临界状态(1)临界状态时近汽液两相模糊的现象。(2)汽液整体相变现象。(3)测定的CO2的tc,pc,vc等临界参数，并将实验所得的vc值与理想气体状态方程和范德华方程的理论值相比较，简述其差异原因。三、实验装置实验装置由压力台、恒温器、试验本体、及其防护罩三大部分组成。整体结构：见图1。本体结构：见图2。1－高压容器；2－玻璃杯；3－压力油；4－水银；5－密封填料；6－填料压盖；7－恒温水套；8－承压玻璃管；9－CO2空间；10－温度计四、实验原理对简单可压缩热力系统，当工质处于平衡状态时，其状态参效p、v、t之间有：F(p,v,t)=0或t=f(p,v)（1）。本试验就是根据式（1），采用定温方法来测定CO2p-v之间的关系，从而找出CO2的p-v-t的关系。实验中由压力台送来的压力油进入高压容器和玻璃杯上半部，迫使水银进入预先装了CO2气体的承压玻璃管。CO2被压缩，其压力和容积通过压力台上的活塞杆的进、退来调节，温度由恒温器供拾的水套里的水温来调节实验工质二氧化碳的压力，由装在压力台上的压力表读出，温度由插在恒温水套中的温度计读出，比容首先由承压玻璃管内二氧化碳柱的高度来度量，而后再根据承压玻璃管内径均匀、面积不变等条件换算得出。五、实验步骤1.装好实验设备，开启试验台本体上的日光灯2.使用恒温器调定温度，对本体维持一定温度。一般先做低温条件下的实验，然后再做较高恒温条件下的实验。3.应用活塞式压力计对玻璃容器中的二氧化碳进行加压。加压时要缓慢转动手轮，使活塞杆缓慢推进压力油进入本体。玻璃容器中的二氧化碳受压缩后体积逐渐减小，在此过程中随时记录各个不同压力下的二氧化碳体积数据，并注意观察纯物质的相变过程。在饱和点附近适当多记录一些数据。4.测定t=20℃的低于临界温度的等温线5.测定临界温度t＝30.10℃的等温线和临界参数，观察临界现象6.测定t=40℃的高于临界温度的等温线7．结束实验后，缓慢卸压，关闭循环水，拔下日光灯电源，整理好实验台。六、数据处理计算仪器常数由于充进承压玻璃管内的CO2质量不便测量，而玻璃管内径或界面（A）又不易测准，因而实验中采用间接办法来确定CO2的比容，认为CO2的比容ν与其高度是一种线性关系。具体如下：1)已知CO2液体在20℃，9.8MPa时的比容ν（20℃，9.8MPa）=0.00117m3/kg2）如前操作实地测出本试验台CO2在20℃，9.8MPa时的CO2液柱高度Δh*(m)，（注意玻璃水套上刻度的标记方法）3）由1)可知υ(20°c,9.8MPa)==0.00117m3/kg那么任意温度，压力下CO2的比容为式中将测得的数据整理成表，并在p-v图上作出等温线应用RK方程进行体积数据推算，并与相应的实验值比较对所测数据进行误差分析七、注意事项1．做各条定温线，实验压力p≤9.8Mpa，实验温度t≤50℃2．一般取h时压力间隔可取0.196～0.490MPa，但在接近饱和状态时和临界状态时，压力间隔应取为0.049MPa。3．实验中取h时，水银柱液面高度的读数要注意，应使视线与水银柱半圆形液面的中间对齐。4．不要在气体被压缩的情况下打开油杯阀门，致使二氧化碳突然膨胀而溢出玻璃管外，水银则被冲出玻璃杯，卸压时应该慢慢退出活塞杆，使压力逐渐下降。5．为保证二氧化碳的定温压缩和定温膨胀，除了要保证流过水套的水温恒定以外，加压（或减压）过程也必须足够缓慢，以免玻璃管内的二氧化碳温度偏离管外的恒定温度
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实验四三元液–液平衡数据的测定（可编辑）,中和热的测定实验,在测定速度的实验中,实验室测定含碘废液,杠杆平衡条件实验,二力平衡实验,液塑限联合测定仪,液限塑限联合测定法,餐叉平衡实验,双叉平衡实验,平衡液
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3秒自动关闭窗口& 知识点 & “（14分）（Ⅰ）、A、B、C、D、E、五...”习题详情
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（14分）（Ⅰ）、A、B、C、D、E、五种元素均是短周期元素，且原子序数依次增大。B、E原子的最外层电子数均为其电子层数的2倍。D、E元素原子的最外层电子数相等。X、Y、Z、W、G、甲、乙七种物质均由上述中的两种或三种元素组成。元素B形成的单质M与甲、乙（相对分子质量：甲&乙）浓溶液的反应分别是：甲与M反应生成X、Y、Z，乙与M反应生成Y、Z、W，反应条件均省略。回答下列有关问题：⑴X、Y、W均能与Z反应，若将标准状况下的X和D2按4：1充满试管后将其倒立于水槽中，待水不在上升时，试管内溶质的物质的量浓度是（14分&（假设溶质不扩散）每空2分）Ⅰ& 1/28mol/L&& 4NO2+4SO2+3O2+6H2O==4NO3-+4SO42-+12H+&&&&CNa+&CS2-&COH-&CHS-&CH+&&&&4×10-12mol/L&⑵若将X、W、D2按4：4：3通入Z中充分反应，写出总的离子方程式Ⅱ.AD& 5&⑶G是一种既能与强酸又能与强碱反应的酸式盐，则G的电子式　&，取0.2mol/L的NaOH溶液与0.1mol/L的G溶液等体积混合后，加热至充分反应后，待恢复至室温剩余溶液中离子浓度的由大到小顺序是　&，此时测得溶液的PH=12，则此条件下G中阴离子的电离平衡常数Ka =　&（Ⅱ）⑷某温度时，向AgNO3溶液中加入K2CrO4溶液会生成Ag2CrO4沉淀，Ag2CrO4在水中的沉淀溶解平衡曲线如图所示。该温度下，下列说法正确的是　&。A. Ag2CrO4的溶度积常数(Ksp)为1×10－8&&B. 含有大量CrO的溶液中一定不存在Ag+C. a点表示Ag2CrO4的不饱和溶液，蒸发可以使溶液由a点变到b点D. 0.02mol·L－1的AgNO3溶液与0.02mol·L－1的Na2CrO4溶液等体积混合会生成沉淀⑸若常温下Ksp[Cr(OH)3]=10－32，要使c(Cr3+)降至10－5mol·L－1，溶液的pH应调至　&。
本题难度：较难
题型：填空题&|&来源：2014-江西省抚州五校高三5月联考理综化学试卷
分析与解答
习题“（14分）（Ⅰ）、A、B、C、D、E、五种元素均是短周期元素，且原子序数依次增大。B、E原子的最外层电子数均为其电子层数的2倍。D、E元素原子的最外层电子数相等。X、Y、Z、W、G、甲、乙七种物质均由上述中的两...”的分析与解答如下所示：
I、B、E原子的最外层电子数均为其电子层数的2倍，所以B是C元素，E是S元素；D、E元素原子的最外层电子数相等，D与E同主族，所以D是O元素；则A、C分别是H、N元素。C单质可与浓硫酸、浓硝酸反应，则甲是硝酸，乙是硫酸，二者的共同产物是CO2、H2O，C与浓硝酸反应还原产物是NO2，与浓硫酸反应还原产物是SO2，所以X是NO2,W是SO2。（1）X、Y、W均能与Z反应，说明Z是H2O，Y是CO2，NO2与O2按4：1充满试管后将其倒立于水槽中，二者恰好完全反应生成硝酸，溶液充满整个试管，设试管体积为VL（标准状况），则NO2的体积为0.8VL，生成的硝酸的物质的量是0.8VL/22.4L/mol,所得硝酸溶液的浓度是0.8VL/22.4L/mol/VL=1/28mol/L；（2）将NO2、SO2、O2按4：4：3通入水中，恰好发生氧化还原反应，生成硝酸和硫酸，离子方程式为4NO2+4SO2+3O2+6H2O==4NO3-+4SO42-+12H+；（3）G是一种既能与强酸又能与强碱反应的酸式盐，且由2种或3种元素构成，所以G是NH4HS，电子式为；氢氧化钠与硫氢化铵在加热条件下以物质的量比2:1反应生成硫化钠、氨气，硫离子水解，使溶液显碱性，所以溶液中离子浓度从大到小的顺序是c(Na+)&c(S2-)&c(OH－)&c(HS-)&c(H+)；混合溶液中c(S2-)=0.05mol/L,溶液pH=12，则c(H+)=1×10-12mol/L，c(OH－)= 1×10-2mol/L，根据S2-+H2OHS-+OH-，所以c(HS-)= c(OH－)= 1×10-2mol/L，此时c(S2-)="0.05mol/L-0.01mol/L=0.04mol/L," 所以HS-的电离平衡常数Ka= c(H+) c(S2-)/ c(HS-)=4×10-12mol/L；II、（4）A、图像上的任何点都表示Ag2CrO4的溶解平衡时的离子浓度，所以溶度积常数=c(Ag+)2×c(CrO)=(2×10-3)2×2.5×10-3=1×10－8,正确；B、因为存在沉淀的溶解平衡，所以含有大量CrO的溶液中也可能存在Ag+，错误；C、a点的离子浓度积大于b点溶解平衡常数，所以溶液为过饱和溶液，有沉淀析出，错误；D、0.02mol·L－1的AgNO3溶液与0.02mol·L－1的Na2CrO4溶液等体积混合，c(Ag+)= c(CrO)=0.01mol/L，则c(Ag+)2×c(CrO)&1×10－8,所以有沉淀生成，正确，答案选AD；（5）常温下Ksp[Cr(OH)3]=10－32= c(OH－)3×c(Cr3+), c(Cr3+)降至10－5mol·L－1时，c(OH－)=1×10-9mol/L,则c(H+)=1×10-5mol/L,pH=5.
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（14分）（Ⅰ）、A、B、C、D、E、五种元素均是短周期元素，且原子序数依次增大。B、E原子的最外层电子数均为其电子层数的2倍。D、E元素原子的最外层电子数相等。X、Y、Z、W、G、甲、乙七种物质均由...
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经过分析，习题“（14分）（Ⅰ）、A、B、C、D、E、五种元素均是短周期元素，且原子序数依次增大。B、E原子的最外层电子数均为其电子层数的2倍。D、E元素原子的最外层电子数相等。X、Y、Z、W、G、甲、乙七种物质均由上述中的两...”主要考察你对“第3章 水溶液中的离子平衡”
等考点的理解。
因为篇幅有限，只列出部分考点，详细请访问。
第3章 水溶液中的离子平衡
与“（14分）（Ⅰ）、A、B、C、D、E、五种元素均是短周期元素，且原子序数依次增大。B、E原子的最外层电子数均为其电子层数的2倍。D、E元素原子的最外层电子数相等。X、Y、Z、W、G、甲、乙七种物质均由上述中的两...”相似的题目：
下列事实不能用勒沙特列原理解释的是&&&&浓度均为0.1 mol·L－1的新制氯水，加入少量NaHSO3晶体，片刻后，溶液中HClO分子的浓度减小室温下，将1 mL pH＝3的醋酸溶液加水稀释至100 mL后，测得其pH＜5在硫化氢水溶液中加入碱有利于S2—的生成500℃左右比室温更利于合成氨反应
下列说法正确的是相同物质的量浓度的下列溶液：①NH4Al(SO4)2、②NH4C1、③CH3COONH4、④NH3·H2O，c(NH4+)由大到小的顺序是：①&②&③&④某溶液中由水电离出的c( H+)=1×l0-amol/L，若a&7时，则该溶液的pH一定为14-a常温下，向AgCl悬浊液中加入少量NaC1固体后振荡，c(Cl-)增大，Ksp(AgCl)增大pH=3的二元弱酸H2R溶液与pH=11的NaOH溶液混合后，混合液的pH等于7，则反应后的混合液：c(R2-) +c(HR-)=c(Na+)
（14分）（1）在固定容积为2L的密闭容器中通入NO和CO各2mol发生反应：随温度（T）、压强（P）和时间（t）的变化曲线如图所示。请回答下列问题：①曲线I、II、III对应反应从开始到平衡时用CO2表示的平均反应速率分别为、、，则三者大小关系为&&&&。②该反应△H&&&&0(填“＞”、“＝”或“＜”)；曲线II对应平衡常数K=&&&&；曲线II对应的反应达平衡后，再通入2molNO和2molCO并保持温度不变，则再达平衡时NO的转化率将&&&&（填“增大”、“减小”或“不变”）。（2）①25℃时，将0.2mol/L的HCOOH溶液与0.2mol/L的NaOH&&&溶液等体积混合，充分反应后测得溶液pH为&&&&（填“＞”、“=”或“＜”），则HCOO-的水解平衡常数（Kh）可近似表示为&&&&（用含a的代数式表示）。②一定温度下，0.2mol/Lr HCOOH溶液加水稀释过程中，下列各项中随着加水量的增加而减小的是&&&&（填写字母序号）。a.b.c.d.
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如图所示,(1)请写出A,B,C,D,E五点的坐标如图所示,（1）请写出A,B,C,D,E五点的坐标；（2）通过观察B,C两点的坐标,你发现什么了吗?同时线段BC的位置有什么特点?由此你又得出什么结论?通过进一步观察D,E两点的坐标你发现了什么?
张开翅膀571
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（1） A（4,4）B（-1,2）C（-1,-1）D（1,-4）E（4,-4）（2）B、C两点的横坐标相同,因此BC线段与y轴平行.结论是线段两端点的x坐标或者y坐标数值相同,则该线段与y轴或者x轴平行.D、E两点的y坐标相同,则这两个点连线与x轴平行.
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