Werkcollege 5 Thermodynamica 2014 Opgave 17 Opgave 18

Werkcollege 5 Thermodynamica 2014
Opgave 17
Hexaan en heptaan vormen in goede benadering een ideaal vloeistofmengsel. In welke verhouding moeten
we hexaan en heptaan mengen om de grootste mengentropie te realiseren?
a) In termen van het aantal mol.
b) In termen van massa.
Opgave 18
Het kookpunt van benzeen is 80.15 ◦ C. De verdampingswarmte bedraagt 30.8 kJ/mol. De molmassa van
benzeen is 78.11 g/mol. Van een vaste stof wordt 10 g volledig opgelost in 100 g benzeen. Hierdoor blijkt
het kookpunt van benzeen te stijgen tot 80.95 ◦ C. Bereken de molmassa van de opgeloste stof.
Opgave 19
De osmotische druk van oplossingen van polystyreen in tolueen bij 25 ◦ C worden gemeten als in onderstaande tabel (h is de druk in termen van de hoogte van een vloeistofkolom met dichtheid ρ = 1.004 g
cm−3 ).
c [g/L]
h [cm]
2.042
0.592
6.613
1.910
9.521
2.750
12.602
3.600
Bepaal de molmassa van het polymeer.
Opgave 20
De van ’t Hoff uitdrukking voor de osmotische druk voor zeer verdunde ideale oplossingen luidt
Π = [B]RT.
a) Laat zien dat de osmotische druk van een echte (niet-ideale) oplossing gegeven wordt door
Π=−
RT
ln aA .
Vm,A
Voor een waterige oplossing van sucrose (C12 H22 O11 ) met een molaliteit van 0.300 mol/kg bedraagt
de molariteit 0.282 mol/dm3 bij 20 ◦ C en 1 atm. De dichtheid van zuiver water bij 20 ◦ C bedraagt
ρH2 O = 0.998 g/cm3 .
b) Bepaal de osmotische druk met de van ’t Hoff uitdrukking voor zeer verdunde ideale oplossingen.
c) De gemeten osmotische druk voor deze oplossing blijkt 7.61 atm te zijn.
Bepaal de activiteit en de activiteitsco¨effici¨ent op de molfractieschaal van het water.
1
Opgave 21
We kijken nog eens naar de temperatuurafhankelijkheid van de evenwichtsconstante. We bekijken een
reactie waarvoor we aannemen dat zowel de enthalpie- als de entropieverandering onafhankelijk is van de
temperatuur. Verder werken we bij constante druk.
Druk nogmaals de temperatuurafhankelijkheid van de evenwichtsconstante uit in de enthalpie- en de
entropieverandering van de reactie. Maak een schets van de Van ’t Hoff-plot (ln K vs. T1 ) voor de
volgende vier situaties en geef voor alle temperaturen aan in welke richting de reactie verloopt.
a) exotherm en ∆S > 0,
b) exotherm en ∆S < 0,
c) endotherm en ∆S > 0,
d) endotherm en ∆S < 0.
Opgave 22
We maken een schatting van de onnauwkeurigheid in de aanname die meestal wordt gemaakt dat de
activiteit van een zuivere vaste of vloeibare fase ongeveer gelijk is aan ai = 1 voor niet te grote drukken
P . In het college is afgeleid dat de chemische potentiaal van een zuivere stof i in een systeem van meerdere
componenten gelijk is aan zijn molaire Gibbs vrije energie:
µi = Gm,i .
Verder is de activiteit, bij gegeven temperatuur T , gedefinieerd via
µi = µ
i + RT ln ai
a) Gebruik de totale differentiaal dG om de drukafhankelijkheid van de activiteit, ai (P ), uit te drukken
in het molair volume Vm,i van component i.
b) Gebruik het resultaat van onderdeel a) om de activiteit van een ideaal gas bij parti¨ele druk Pi =
21 bar en T = 298 K te berekenen.
c) In tegenstelling tot een gas is een vloeistof nauwelijks comprimeerbaar, zodat het molair volume
nauwelijks verandert bij toenemende druk. Gebruik dit gegeven om de activiteit van een moleculair
(molecuul gewicht 200) kristal met een dichtheid van 2.00 g/cm3 bij P = 21 bar en T = 298 K te
berekenen.
d) Onder welke omstandigheden wordt de aanname ai (s, l) = 1 aanvechtbaar?
2

Download Report