甲苯热力学数据
分子筛催化甲苯和叔丁醇烷基化反应的机理及热力学分析
分子筛催化甲苯和叔丁醇烷基化反应的机理及热力学分析作者：孙兴龙来源：《当代化工》2019年第03期摘 ;;;;;要：研究了沸石分子筛催化甲苯和叔丁醇烷基化反应机理，并采用热力学计算方法对甲苯叔丁基化过程所涉及的主要反应进行了热力学分析。
研究结果表明，甲苯和叔丁醇烷基化属于芳环上的亲电子取代反应，遵循正碳离子机理。
甲苯和叔丁醇烷基化反应是一个自发进行的放热反应，温度越高，反应热效应越小，反应自发进行的程度越低。
关 ;键 ;词：甲苯;叔丁醇;烷基化;反应机理;热力学分析中图分类号：TQ013.1 ;;;;;;;文献标识码： A ;;;;;;文章编号： 1671-0460（2019）03-0638-05Abstract： The reaction mechanism on alkylation of toluene with tert-butyl alcohol over zeolite was studied and the thermodynamic analysis on the main reactions was also carried out in detail. The result showed that the alkylation of toluene with tert-butyl alcohol is an electrophilic substitution reaction on the aromatic ring. The tert-butylation of toluene was commonly considered to proceed via carbenium ion mechanism. The alkylation of toluene with tert-butyl alcohol was spontaneous exothermic reaction. The heat effect decreased， while the Gibbs free energy increased with the increase of temperature.Key words： Toluene; tert-butyl alcohol; Alkylation; Reaction mechanism; Thermodynamic analysis對叔丁基甲苯是一种十分重要的有机材料，应用十分广泛。
用aspen对苯-甲苯分离浮阀板精馏塔进行辅助设计
钦州学院化工原理课程设计设计题目：用aspen对苯-甲苯分离浮阀板精馏塔进行辅助设计设计者：罗书艺学号：**********专业：化学工程与工艺班级：化工本112班指导教师：***设计时间：2014年5月25日～2014年6月15日课程设计任务书一、设计题目用aspen对苯-甲苯分离浮阀板精馏塔进行辅助设计二、设计任务1.原料名称:苯-甲苯二元均相混合物；2.原料组成：含苯35%（质量百分比）；3.产品要求：塔顶产品中苯含量不低于97%，塔釜中苯含量小于0.9%；4.生产能力：年处理量2.8万吨/年；5.设备形式：浮阀塔；6.生产时间：300天/年，每天24h运行；7.进料状况：泡点进料；8.操作压力：常压，泡点进料，塔顶全凝器，单板压降不大于0.7kPa；9.加热蒸汽压力：270.18kPa；10.公用工程水温度：热源为低压饱和水蒸气（120℃），冷源为当地水（钦州地区25℃）。
三、设计内容1.设计方案的选定及流程说明；2.用Aspen Plus模拟计算，给出物料流程图和物流表，计算总物料平衡和能量平衡；3.用Aspen Plus模拟精馏塔的工艺条件及有关物性数据的计算；4.塔板数的确定；5.精馏塔塔体工艺尺寸的计算；6.塔板主要工艺尺寸的计算；7.塔板的流体力学验算；8.用Aspen Plus对换热器进行模拟设计；9.绘制生产工艺流程图（带控制点、机绘，A2图纸）；10.绘制板式精馏塔的总装置图（包括部分构件，A1图纸）；四、设计要求1.工艺设计说明书一份2.工艺流程图一张，主要设备总装配图一张（采用AutoCAD绘制）五、设计完成时间2014年5月25日～2014年6月15日概述本文采用aspen对苯-甲苯分离浮阀板精馏塔进行辅助设计，对于该二元均相混合物的分离，应采用连续精馏过程。
设计中采用泡点进料，将原料液通过预热器加热至泡点温度后送入精馏塔内。
塔顶上升蒸汽采用全凝器冷凝，冷凝液在泡点下一部分回流至塔内，其余部分经产品冷却器冷却后送至储罐。
换热器课程设计甲苯
换热器课程设计甲苯一、教学目标本节课的教学目标是让学生掌握换热器的基本原理和甲苯在换热器中的传热过程。
具体目标如下：1.了解换热器的定义、分类和作用。
2.掌握甲苯的物理性质和热力学性质。
3.理解甲苯在换热器中的传热机理。
4.能够分析换热器的设计参数和操作条件。
5.能够计算换热器的传热面积和热负荷。
6.能够运用甲苯的传热数据进行换热器的设计和优化。
情感态度价值观目标：1.培养学生的环保意识，使他们在设计和操作换热器时能够考虑到节能减排。
2.培养学生的创新精神，鼓励他们积极探索新的换热器设计和操作方法。
3.培养学生的团队合作能力，使他们能够与同学共同完成换热器的设计和实验。
二、教学内容本节课的教学内容主要包括换热器的基本原理、甲苯的物理性质和热力学性质、甲苯在换热器中的传热过程。
具体内容包括：1.换热器的定义、分类和作用。
2.甲苯的物理性质（如密度、比热容等）和热力学性质（如热导率、粘度等）。
3.甲苯在换热器中的传热机理，包括对流传热和热传导。
4.换热器的设计参数和操作条件，如传热面积、热负荷等。
5.换热器的传热计算方法，如NTU法、ε-NTU法等。
三、教学方法为了激发学生的学习兴趣和主动性，本节课将采用多种教学方法，包括：1.讲授法：讲解换热器的基本原理和甲苯的传热过程。
2.案例分析法：分析实际工程中的换热器设计和操作案例。
3.实验法：安排实验室实践，让学生亲自操作换热器并观察传热过程。
4.讨论法：分组讨论换热器的设计和优化方法，分享彼此的思路和成果。
四、教学资源为了支持教学内容和教学方法的实施，本节课将准备以下教学资源：1.教材：选用《换热器设计与应用》作为主教材，辅助以相关学术论文和工程案例。
2.参考书：提供《化工热力学》、《化工传热学》等参考书籍，供学生深入研究。
3.多媒体资料：制作PPT课件，展示换热器的工作原理和甲苯的传热过程。
4.实验设备：准备换热器实验装置，让学生能够亲自进行实验观察和数据分析。
4 多组分系统热力学
( p p* H 2 O ) 0.40 (105.4 7.33) 0.40kPa 39.23kPa
p N2 p p * H 2 O p H 2 (105.4 7.33 39.23) kPa 58.84kPa
M H 2 2.0158, x H2 pH2 k x,H2 M N 2 28.0134 mH2 / M H 2 m H 2O / M H 2O m H 2 / M H 2 m N 2 / M N 2 mH 2 / M H 2 m H 2O / M H 2O
* p甲苯 y苯
p p
* 苯
* 甲苯
y苯 p y苯
* 苯
38.7 0.3 0.142 ； x甲苯 1 x苯 0.858 100 38.7 0.3 100 0.3
4-6 在 18℃，气体的压力为 101.325kPa 下，1dm3 的水中能 溶解 O20.045g，能溶解 N20.02g。现 1dm3 将被 202.65kPa 空气饱 和了的水溶液加热沸腾，赶出所溶解 O2 的和 N2，并干燥之，求此 干燥气体在 101.325kPa、18℃下的体积及组成。设空气为理想 气体混合物，其组成（体积百分数）为： (O 解： M
x 2 d 2 RTdx2 x1 d 1 x 2 d 2
x 1 d 1 RTdx 2 RTd (1 x1 ) RTdx1
d1 RTdx1 / x1
1
1
d 1 RT d ln x1
x1 1
x1
1 1 RT ln x1 1 ( pg ) RT ln( p1* / p ) RT ln x1 1 1 ( pg ) RT ln( p1 / p )
合成甲苯_2_4_二氨基甲酸甲酯反应体系的热力学分析
收稿日期:2004-03-01作者简介:王桂荣(1963-),女,河北枣强人,副教授,博士,从事绿色化工工艺与化学反应工程研究。
联系人:王延吉,电话:(022)26564289,E -mail :yjwang @hebut .edu .cn 。
文章编号:1004-9533(2005)01-0008-06合成甲苯-2,4-二氨基甲酸甲酯反应体系的热力学分析王桂荣,赵新强,王延吉(河北工业大学化工学院,天津300130)摘要:由2,4-二氨基甲苯与碳酸二甲酯制备甲苯-2,4-二氨基甲酸甲酯为一复合反应体系。
本文用基团贡献法计算了该反应体系的反应热、吉布斯自由能变化、化学反应平衡常数。
对反应原料中甲醇的含量对甲苯-2,4-二氨基甲酸甲酯收率的影响进行了计算。
计算数据与文献值及试验结果比较,表明计算结果可靠,对实验室研究及工业生产都有重要的指导意义。
关键词:2,4-二氨基甲苯;甲苯-2,4-二氨基甲酸甲酯;平衡常数;热力学分析中图分类号:TQ013.2 文献标识码:AThermodynamic Analysis of Synthesis of Toluene -2,4-DicarbamateWANG Gui -rong ,ZHAO Xin -qiang ,W ANG Yan -ji(School of Chemical Engineering and Technol ogy ,Hebei Univers ity of Technology ,Tianjin 300130,China )A bstract :The synthesis of toluene -2,4-dicarba mate (TDC )from 2,4-diamino toluene and dimethyl carbonate is a complex reaction system .The reaction heat ,Gibbs free energy change and equilibrium c onstant of the reactions are calculated by methods of group c ontribution .The effect of methanol content in the ra w material on the yield of TDC is investigated .The comparison among the estimated data ,literature data and experimental data show that the results of estimation are reasonable ,and the results are ver y important for experimental research and scale -up of the process .Key words :2,4-dia mino -toluene ;toluene -2,4-dicarba mate ;equilibrium constant ;thermodynamic analysis 甲苯-2,4-二异氰酸酯(TDI )是重要的有机化工中间体,是制备聚氨酯的重要原料。
第五章能量衡算
第五章能量衡算第一节概述第二节热量衡算第三节过程的热效应第四节热量衡算举例第五节加热剂、冷却剂及其其他能量消耗的计算5.1 概述5.1.1 能量衡算的目的和意义计算过程能耗指标进行方案比较，选定先进生产工艺。
能量衡算数据是设备选型和计算的依据；是组织、管理、生产、经济核算和最优化的基础5.1.2 能量衡算的的依据及必要条件依据为能量守恒定律条件：物料衡算的数据，相关热力学物性数据。
5.1.3 能量守恒的基本方程输出能量+消耗能量+积累能量=输入能量+生成能量5.1.4 能量衡算的分类单元设备的能量衡算和系统的能量衡算5.2 热量衡算5.2.1 热量平衡方程式Q —物料带入设备的热量，kJ ;Q2—加热剂或冷却剂传给设备及所处理物料的热量，kJ ;Q3 —过程的热效应，kJ;（注意符号规定）Q4—物料带出设备的热量，kJ ；Q5—加热或冷却设备所消耗的热量或冷量，kJ ；Q6 —设备向环境散失的热量，kJ。
注意各Q勺符号规定Q为设备的热负荷。
若Q为正值，需要向设备及所处理的物料提供热量; 反之，表明需要从设备及所处理的物料移走热量。
对间歇操作，按不同的时间段分别计算Q的值，并取其最大值作为设备热负荷的设计依据。
522 各项热量的计算1、计算基准一般情况下，可以0C和1.013 105Pa为计算基准有反应的过程，也常以25C和1.013 105Pa为计算基准。
2、Q或Q的计算无相变时物料的恒压热容与温度的函数关系常用多项式来表示：若知物料在所涉及温度范围内的平均恒压热容，贝心3、Q的计算过程的热效应由物理变化热Q和化学变化热Q两部分组成物理变化热是指物料的浓度或状态发生改变时所产生的热效应。
若过程为纯物理过程，无化学反应发生，如固体的溶解、硝化混酸的配制、液体混合物的精馏等，则Q C= 0 。
化学变化热是指组分之间发生化学反应时所产生的热效应，可根据物质的反应量和化学反应热计算。
4、Q的计算稳态操作过程Q 5= 0非稳态操作过程由下式求QQ=' GC (T2-T1)G-设备各部件的质量，kg;G—设备各部件材料的平均恒压热容，kJ kg-1「C-1;T1—设备各部件的初始温度，C；T2—设备各部件的最终温度，C。
4 甲苯甲醇制对二甲苯(PX)联产低碳烯烃技术
2
择形概念与发展
上世纪 60 年代初，美国科学家 Weisz 和 Frilette 首次提出了择 形催化的概念，认为具有晶体结构的沸石分子筛具有择形催化 作用 上世纪70年代初，Yashima等人研究了阳离子交换的Y型沸石 上甲苯甲醇烷基化反应，其对二甲苯选择性达到了50 ％ 上世纪70年代初，美国Mobil公司开发了ZSM-5分子筛，由于 HZSM-5分子筛具有适宜的孔道结构和酸性，可以有效限制二 甲苯异构体中间位和邻位异构体的生成，甲苯甲醇选择性烷基 化制对二甲苯技术得到了快速发展
序 号 1 2 3 项目名称 新一代甲醇制烯烃 （ DMTO-II）技术 混合碳四催化裂解制 烯烃技术 甲苯甲醇制PX联产低 碳烯烃流化床技术 项目规模 万吨级工业化试验 千吨级工业化试验 百吨级中试 项目水平 国际领先 国际先进 国际领先 开发时间 2010.05 2010.11 2012.07
甲醇制烯烃国家工程实验室
甲醇制烯烃国家工程实验室
23
百吨级中试
陕西煤化工技术工程中心有限公司（）成立于 2008年3月，注册地为陕西省西安市，公司经营范围为新型煤化工工 业化成套技术的开发、催化剂放大生产及技术成果的推广与服务。
出资
工 程
技术入股
甲醇制烯烃国家工程实验室
中 心
24
百吨级中试
◆ 大连化物所与工程中心已开发项目
甲醇制烯烃国家工程实验室
24%PX (138.35oC) 53%MX ( 139. 10 o C) 2 3 % O X ( 14 4 . 4 2 o C )
热力学平衡组成
0.75oC
芳烃联合装置
工业生产技术
1
新技术路线
偏三甲苯甲醇烷基化制备均四甲苯的
偏三甲苯甲醇烷基化制备均四甲苯的研究摘要：对偏三甲苯与甲醇的反应进行了热力学分析，计算了不同温度下的反应焓变和平衡常数；进行了气相色谱柱的筛选和均四甲苯在偏三甲苯中的溶解度测定；在管式反应器内进行了空白实验和催化剂的活性实验。
实验结果表明偏三甲苯的转化率大于24%，均四甲苯的选择性大于97.2%。
关键词：均四甲苯，偏三甲苯，烷基化ALKYLATION OF 1，2，4-TRIMETHYLBENZENE WITH METHANOL TO FORM 1，2，4，5-TETRAMETHYLBENZENEAbstract：The alkylation of 1,2,4-Trimethylbenzene with methanol on HZSM-5 zeolite catalysts was studied. the enthalpy of reaction and equilibrium-constant under different temperature were calculated. gas phase column was choosed and the solubility of 1,2,4,5-Tetramethylbenzene in 1,2,4-Trimethylbenzene was measured. In the pipeline reactor, the empty experiment and the experiment of catalysts’ activity is also done. The results of the experiment show 1,2,4,5-Tetramethylbenzene’s inversion rate was more than 24%, and the 1,2,4,5-Tetramethylbenzene’s selectivity was over 97.2%.Key words: alkyation; 1,2,4-Trimethylbenzene ; 1,2,4,5-Tetramethylbenzene一．前言均四甲苯是一种重要的有机化工原料，主要用于生产均苯四甲酸二酐(简称均酐或PMDA)。
化工热力学考试试卷(附答案)
化工热力学考试试卷（附答案）一、填空题（每题2分）1.正丁烷的偏心因子ω=0.193，临界压力p c=3.797MPa，在T r=0.7时的蒸汽压为_______ MPa2.混合物的逸度与纯组分逸度之间的关系是_______3.剩余性质实质相同的温度和压力下____________热力学性质之差；超额性质是指_____________热力学性质之差4.气体从高压到低压作绝热可逆膨胀时△T_______,△S_______，理想气体流过节流阀时，△T_______,△S_______5.由热力学第二定律可知，过程的不可逆性越大，过程的熵产△S_____，损耗功W L____二、选择题（每题2分）1.在90℃，1atm下，苯（1）—甲苯（2）汽液平衡系统可以视为完全理想体系，此条件下蒸汽压p s1=1.343atm，p s2=0.535atm，则汽液平衡组成x1,y1分别是（）A.0.576;0.773 B.0.773;0.576 C.0.424;0.227 D.0.227;0.4242.熵产△S是由_____而引起的A.体系与环境间热量交换B.体系与外界功的交换C.体系内部的不可逆性D.体系与外界的物质交换3.冬天要给寝室供热取暖，消耗500W·h的电量，采用可逆热泵循环（空调），电热器两种供热方式，哪种供热量多？（）A.热泵B.两者相等C.电热器D.有争议，无法比较4.下面哪种做法不利于提高朗肯循环热效率？（）A.提高汽轮机进汽温度B.提高汽轮机进汽压力C.提高汽轮机出汽压力D.抽出汽轮机部分蒸汽用于加热锅炉供水5.对于无热溶液，下列各式成立的是_____A.S E=0,V E=0B.S E=0,A E=0C.G E=0,A E=0D.H E=0,G E=-TS E6.苯（1）—环己烷（2）在303K，0.1013MPa下形成x1=0.3的溶液，此条件下V1=89.96cm3/mol, V2=109.4cm3/mol,V___1=91.25cm3/mol,V___2=109.64cm3/mol,溶液的超额体积为_____cm3/mol.A.0.55B.-0.24C.-0.55D.0.247.化工热力学中有各种状态方程，如RK方程，理想气体状态方程，vdW方程，SRK方程，PR方程，请为它们的计算准确性排序（）A.RK>PR>SRK>vdW>理想气体状态方程B.PR≈SRK>RK>vdW>理想气体状态方程C.PR>vdW>SRK>RK>理想气体状态方程D.SRK>PK>PR>vdW>理想气体状态方程8.下列关于逸度的说法不正确的是（）A.逸度可称为校正压力B.逸度就是物质从系统中逃逸趋势的量度C.逸度表达了真实气体对理想气体的偏差D.逸度课代替压力，使真实气体的状态方程变为f v=nRT9.立方型状态方程有多种形式，其中对摩尔体积V的三次展开式中，若解得V有三个实根，则最大的根表示（）A.气相摩尔体积V VB.液相摩尔体积V LC.无实际物理意义D.气相摩尔体积与液相摩尔体积之和10.下列化工热力学研究特点的说法不正确的是（）A.研究体系为实际状态B.处理方法以理想状态为标准态加以校正C.解释微观本质及其产生某种现象的内部原因D.应用领域是解决工程中的能量利用及平衡问题三、计算题（每题15分）1.某二组元液体混合物在298K 和1.0133×105Pa 下的焓可用下式表示：式中H 单位为J ∕mol 。
热力学第二定律习题
甲苯的密度第二章热力学第二定律习题1. 1L理想气体在3000 K时压力为1519.9 kPa，经等温膨胀最后体积变到10 dm3，计算该过程的Wmax、ΔH、ΔU及ΔS。
解：2. 1mol H2在300K从体积为1dm3向真空膨胀至体积为10 dm3，求体系的熵变。
若使该H2在300K从1dm3经恒温可逆膨胀至10 dm3其熵变又是多少？由此得到怎样的结论？解：真空膨胀为不可逆过程，要计算熵变，必须先设计可逆过程，即等温可逆膨胀过程，ΔS = nRln(V2/V1)＝1×8.314×ln10 = 19.14J/K对于等温可逆膨胀，不需设计可逆过程，直接计算，由于两步的始态和终态相同，所以等温可逆膨胀的熵变也等于19.14J/K。
结论：只要体系的始态和终态相同，不管是可逆过程还是不可逆过程，体系熵变相同。
3. 0.5 dm3 343K水与0.1 dm3 303K水混合，求熵变。
解：水的混合过程为等压变化过程，用ΔS = nCp,mln(T2/T1)计算，同时熵是广度性质的状态函数，具加和性，熵变ΔS等于高温水的熵变ΔSh加上低温水的熵变ΔSc。
先计算水终态温度，根据高温水放出的热量等于低温水吸收的热量来计算，设终态水温为T 终。
Q = nCp,m (T2 - T1) = (0.1ρ/M) Cp,m (T终-303) = (0.5ρ/M) Cp,m (343-T终)T终 = 336.3KΔS = ΔSh +ΔSc = (0.5ρ/M) Cp,mln(336.3/343) + (0.1ρ/M) Cp,m ln(336.3/303)= (0.5×103/18)×75.31 ln(336.3/343) + (0.1×103/18)×75.31 ln(336.3/303)= 2.35J/K4. 有473K的锡0.25kg,落在283K1kg的水中，略去水的蒸发，求达到平衡时此过程的熵变。
计算题多组分热力学
（2）因为 k b = 所以
θ ∆ vap H m =
RTb*2 M 苯
θ ∆ vap H m
RTb*2 M 苯 kb
8.314 × (353.25) 2 × 78.113 × 10 −3 = J ⋅ mol −1 2.58
p O 2 = k O2 CO 2 = k O2
WO 2 V液 M O2
1
TEL:010-64434903
BEIJING UNIVERSITY OF CHEMICAL TECHNOLOGY
kO2 = p O2 V液 M O 2 WO2 101.325 × 31.9988 × 10 −3 kPa ⋅ mol ⋅ dm −3 = −3 0.045 × 10
* * (1 − xCH 3OH ) p = p CH 3OH + p C 2 H5OH = p CH x + pC 3OH CH 3OH 2 H 5OH * * * = ( p CH − pC ) xCH 3OH + p C =(83.7-47.0)×0.58979kPa+47.0kPa=68.5kPa 3OH 2 H 5OH 2 H 5OH * p CH 3OH = p CH x =83.4×0.58979kPa=49.2kPa 3OH CH 3OH
BEIJING UNIVERSITY OF CHEMICAL TECHNOLOGY 第四章 多组分系统热力学习题及参考答案
1．60℃时甲醇的饱和蒸气压是 83.4kPa，乙醇的饱和蒸气压是 47.0kPa。二者可形成理 想液态混合物。若混合物的组成为二者的质量分数各 50%，求 60℃时此事物的平衡蒸气组 成，以摩尔分数表示。
化工原理课程设计---苯-甲苯冷凝器工艺设计-(2).
课程设计（论文）题目名称苯-甲苯冷凝器工艺设计课程名称化工原理学生姓名学号1040902015系、专业生化系2010级化学工程与工艺指导教师胡建明2013年1 月4 日目录一、课程设计任务书 (3)二、概述 (5)三、设计依据 (8)四、工艺设计计算 (8)五、物料衡算 (8)2.1 精馏塔物料衡算 (8)2.2 冷凝器物料衡算 (9)六、热量衡算 (11)3.1 冷凝器热量衡算 (11)七、设备设计与选型 (14)八、设备设计 (14)1、流体流径选择 (14)2、冷凝器热负荷 (14)3、流体两端温度的确定 (14)4、总传热系数 (14)5、换热面积 (14)6、初选管程及单管长度 (14)7、筒体直径计算 (15)8、数据核算 (15)九、设备选型 (19)十、总结 (25)十一、参考文献 (26)十二、致谢 (27)十三、附工程图纸 (28)10级化学工程专业《化工原理》课程设计任务书设计课题：苯-甲苯精馏装置进料冷凝器设计一、设计条件1、年产苯：70000吨2、产品苯组成：C6H699.5% (质量分数，下同) 、C6H5-CH30.5%3、原料液为常温液体；原料组成：C6H670%,C6H5-CH330%4、分离要求：塔釜苯含量≤0.5%二、设计内容1、物料衡算（精馏塔、冷凝器）2、热量衡算（冷凝器）3、冷凝器热负荷计算4、冷凝器换热面积计算5、冷凝器结构、材质选择6、冷凝器结构尺寸、工艺尺寸的设计计算等7、冷凝器总传热系数的校核8、冷凝器装配图的绘制三、设计要求1、设计方案简介对给定或选定的工艺流程、主要设备的型式进行简要的论述。
2、工艺设计选定工艺参数，对单个设备作出衡算示意图，进行物料衡算、热量衡算，以表格形式表达衡算结果，其中的数据（非给定数据）及计算公式（经验公式）必须交待来源（即何种参考书目，并在参考文献中列出）。
3、设备计算选择设备的结构形式，并说明理由。
进行设备的结构尺寸和工艺尺寸的设计计算。
【精品】第四章能量衡算及热数据的估算习题解答
计算题（P106）4－1、物料衡算数据如下图所示.主反应式如下。
已知加入甲苯和浓硫酸的温度均为30℃，脱水器的排水温度为65 ℃，磺化液的出料温度为140 ℃，甲苯和硫酸的标准化学反应热为117。
2kJ·mol —1(放热），设备(包括磺化釜、回流冷凝器和脱水器，下同)升温所需的热量为1。
3×105kJ ，设备表面向周围环境的散热量为6.2×104kJ ，回流冷凝器中冷却水移走的热量共9.8×105kJ 。
试对甲苯磺化过程进行热量衡算。
有关热力学数据：原料甲苯的定压比热为1.71kJ·kg —1·℃—1；98％硫酸的定压比热为1。
47kJ·kg —1·℃-1；磺化液的平均定压比热为1.59kJ·kg —1·℃-1；水定压比热为4.18kJ·kg -1·℃-1CH 3+H 2SO 4CH 3SO 3H+H 2O98%硫酸1100纯硫酸1078解法一:对甲苯磺化过程进行热量衡算的目的是为了确定磺化过程中的补充加热量。
依题意可将甲苯磺化装置（包括磺化釜、回流冷凝器和脱水器等）作为衡算对象.此时，输入及输出磺化装置的物料还应包括进、出回流冷凝器的冷却水，其带出和带入热量之差即为回流冷凝器移走的热量.若将过程的热效应作为输入热量来考虑,则可绘出如下图所示的热量衡算示意图.则热量平衡方程式可表示为取热量衡算的基准温度为25o C （若取0 ℃作为基准,结果又如何?），则（1）（2）磺化过程热效应反应中共加入98％浓硫酸的质量为1100kg,其中含水22kg 。
若以SO 3计,98％硫酸的质量分率为80％。
由式(4—44）得反应结束后,磺化液含硫酸35.2kg,水21.4kg 。
以SO 3计，硫酸的质量分率为50。
8％.则141000 1.71(3025)1100 1.47(3025) 1.6610Q kJ=⨯⨯-+⨯⨯-=⨯3p cQ Q Q =+1-122111 2.989(2515)110.20130.062 4773.4 kJ (kg H )s H m mm mO -∆=+--++=⋅22111 2.989(2515)10.50810.5080.20130.0620.5080.508s H ⨯-∆=+--++所以有反应消耗的甲苯量为979 kg ，则4224773.421.41833.6 6.610p Q kJ=⨯-⨯=⨯kJ1025.1 2.1179210979Q 63c ⨯=⨯⨯=kJ1032.1 1025.1106.6 Q Q Q 664cp 3⨯=⨯+⨯=+=（3）反应产物(磺化液、脱水器排出的水）带走的热量Q4Q4=1906.9x1.59x(140—25）+193。
第六章化学平衡
第六章 化学平衡【复习题】【1】请判断下列说法是否正确，为什么？ （1）某一反应的平衡常数是一个不变的常数；（2）r m G θ∆是平衡状态时，Gibbs 自由能的变化值，因为ln r m pG RT K θθ∆=-； （3）反应222CO g H O CO g +H g +（）（g ）（）（），因为反应前后气体分子数相等，所以无论压力如何变化，对平衡均无影响；（4）在一定的温度和压力下，某反应的 0r mG θ∆，所以要寻找合适的催化剂，使反应得以进行；（5）某反应的0r mG θ∆，所以该反应一定能正向进行；（6）平衡常数值改变了，平衡一定会移动；反之，平衡移动了，平衡常数值也一定改变。
【解析】（1）不正确；因为平衡常数是温度的函数，温度改变，平衡常数也改变；（2）不正确；r m G θ∆是标准状态时Gibbs 自由能的变化值。
（3）不正确；因为=0B ν，若气体为理想气体，则x c p K K K ==，p K 与压力无关；若气体为非理想气体，则KK K fr pθθ=，由于压力对K r有影响，所以压力对pK 也有影响。
（4）不正确；因为催化剂只能改变反应速率，不能改变反应方向。
因为0r m G θ∆，故无论用什么催化剂都不会改变反应方向。
（5）不正确；因为ln r m r m a G G RT Q θ∆=∆+，0r m G θ∆，r G ∆却不一定小于零，所以不能由反应的r m G θ∆来判断反应的方向。
（6）不正确；平衡常数值改变了，平衡不一定会移动，而平衡移动了，平衡常数不一定发生改变，故题中说法不正确。
【2】化学反应的r m G ∆的下标“m”的含义是什么？若用下列两个化学计量方程式来表示合成氨的反应，问两者的r m G θ∆，p K θ之间的关系如何？ （1）()()()22332H g N g NH g + ,1,1,r m p G K θθ∆（2）()()()2233122H g N g NH g + ,2,2,r m p G K θθ∆答：r m G ∆的下标“m”的含义是反应进度为1mol 。
化工热力学课后部分习题答案
2－3．偏心因子的概念是什么？为什么要提出这个概念？它可以直接测量吗？答：纯物质的偏心因子ω是根据物质的蒸气压来定义的。
实验发现，纯态流体对比饱和蒸气压的对数与对比温度的倒数呈近似直线关系，即符合：⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-=r sr Tp 11log α 其中，c s s r p p p =对于不同的流体，α具有不同的值。
但Pitzer 发现，简单流体（氩、氪、氙）的所有蒸气压数据落在了同一条直线上，而且该直线通过r T =0.7，1log -=sr p 这一点。
对于给定流体对比蒸气压曲线的位置，能够用在r T =0.7的流体与氩、氪、氙（简单球形分子）的s r p log 值之差来表征。
Pitzer 把这一差值定义为偏心因子ω，即)7.0(00.1log =--=r s r T p ω任何流体的ω值都不是直接测量的，均由该流体的临界温度c T 、临界压力c p 值及r T =0.7时的饱和蒸气压s p 来确定。
2－4．纯物质的饱和液体的摩尔体积随着温度升高而增大，饱和蒸气的摩尔体积随着温度的升高而减小吗？答：正确。
由纯物质的p –V 图上的饱和蒸气和饱和液体曲线可知。
2－5．同一温度下，纯物质的饱和液体与饱和蒸气的热力学性质均不同吗？答：同一温度下，纯物质的饱和液体与饱和蒸气的Gibbs 自由能是相同的，这是纯物质气液平衡准则。
气他的热力学性质均不同。
3-1 思考下列说法是否正确① 当系统压力趋于零时，()()0,,≡-p T Mp T M ig（M 为广延热力学性质）。
（F ） ② 理想气体的H 、S 、G 仅是温度的函数。
（F ） ③ 若()⎪⎪⎭⎫⎝⎛+-=00ln p p R S S A ig，则A 的值与参考态压力0p 无关。
（T ） ④ 对于任何均相物质，焓与热力学能的关系都符合H ＞U 。
（T ） ⑤ 对于一定量的水，压力越高，蒸发所吸收的热量就越少。
（T ） 3-2 推导下列关系式：V T T p V S ⎪⎭⎫⎝⎛∂∂=⎪⎭⎫ ⎝⎛∂∂ p T p T V U VT -⎪⎭⎫ ⎝⎛∂∂=⎪⎭⎫ ⎝⎛∂∂()2RT H T RT G p ∆∆-=⎥⎦⎤⎢⎣⎡∂∂ ()RTV p RT G T ∆∆=⎥⎦⎤⎢⎣⎡∂∂ 证明：（1）根据热力学基本方程 V p T S A d d d --= (a)因为A 是状态函数，所以有全微分：V V A T T A A TV d d d ⎪⎭⎫⎝⎛∂∂+⎪⎭⎫⎝⎛∂∂= (b) 比较(a)和(b)得： p V A S T A TV -=⎪⎭⎫ ⎝⎛∂∂-=⎪⎭⎫⎝⎛∂∂, 由全微分性质得：V V T T p T T p p A T T A p V S ⎪⎭⎫ ⎝⎛∂∂-=⎥⎦⎤⎢⎣⎡⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛∂∂∂∂=⎥⎦⎤⎢⎣⎡⎪⎭⎫ ⎝⎛∂∂∂∂=⎪⎭⎫ ⎝⎛∂∂-即 VT T p V S ⎪⎭⎫⎝⎛∂∂=⎪⎭⎫ ⎝⎛∂∂（2）由热力学基本方程 V p S T U d d d -= 将上式两边在恒定的温度T 下同除以的d V 得：p V S T V U TT -⎪⎭⎫⎝⎛∂∂=⎪⎭⎫ ⎝⎛∂∂由（1）已经证明VT T p V S ⎪⎭⎫⎝⎛∂∂=⎪⎭⎫⎝⎛∂∂ 则 p T p T V U VT -⎪⎭⎫⎝⎛∂∂=⎪⎭⎫⎝⎛∂∂（3）由热力学基本方程 p V T S G d d d +-= 当压力恒定时 SdT dG -=由Gibbs 自由能定义式得 S T H G ∆∆∆-=()()()222T H T S T H S T T GT GTT T G p∆∆∆∆∆∆∆-=---⋅=-∂∂=⎥⎦⎤⎢⎣⎡∂∂等式两边同乘以R 得()2RT H T RT G p∆∆-=⎥⎦⎤⎢⎣⎡∂∂（4）当温度恒定时Vdp dG =()T V p T G T ∆∆=⎥⎦⎤⎢⎣⎡∂∂ 所以 ()RTVp RT G T ∆∆=⎥⎦⎤⎢⎣⎡∂∂ 3-4 计算氯气从状态1（300K 、1.013×105Pa ）到状态2（ 500K 、1.013×107Pa ）变化过程的摩尔焓变。
物化作业课后答案
第一章 化学热力学基础1-1 气体体积功的计算式 dV P W e ⎰-= 中，为什么要用环境的压力e P ？在什么情况下可用体系的压力体P ？ 答：在体系发生定压变化过程时，气体体积功的计算式 dV P W e ⎰-= 中，可用体系的压力体P 代替e P 。
1-2 298K 时，5mol 的理想气体，在（1）定温可逆膨胀为原体积的 2 倍； ( 2 )定压下加热到373K ；（3）定容下加热到373K 。
已知 C v,m = 28.28J·mol -1·K -1。
计算三过程的Q 、W 、△U 、△H 和△S 。
解 （1） △U = △H = 0 kJ V V nRT W Q 587.82ln 298314.85ln12=⨯⨯==-= 11282.282ln 314.85ln-⋅=⨯==∆K J V V nR S （2） kJ nC Q H m P P 72.13)298373(,=-==∆ kJ nC U m V 61.10)298373(,=-=∆ W = △U – Q P = － 3.12 kJ112,07.41298373ln )314.828.28(5ln-⋅=+⨯==∆K J T T nC S m P （3） kJ nC Q U m V V 61.10)298373(,=-==∆ kJ nC H m P 72.13)298373(,=-=∆ W = 0112,74.31298373ln 28.285ln-⋅=⨯==∆K J T T nC S m V 1-3 容器内有理想气体，n=2mol , P=10P θ，T=300K 。
求 (1) 在空气中膨胀了1dm 3，做功多少？ (2) 膨胀到容器内压力为 lP θ，做了多少功？(3）膨胀时外压总比气体的压力小 dP , 问容器内气体压力降到 lP θ时，气体做多少功？dVp dl A p dl f W ⋅=⋅⋅=⋅=外外外δ解：（1）此变化过程为恒外压的膨胀过程，且Pa P e 510=J V P W e 1001011035-=⨯⨯-=∆-=- （2）此变化过程为恒外压的膨胀过程，且Pa P e 510=n R T P n R T P n R T P V V P V P W e 109)10()(12-=--=--=∆-=θθ J 6.4489300314.82109-=⨯⨯⨯-= （3） Vn R TP dP P P e =≈-=1221ln ln 12121P P nRT V V nRT dV V nRT dV P W V V V V e ==-=-=⎰⎰ kJ PP 486.11101ln 300314.82-=⨯⨯⨯=θ1-4 1mol 理想气体在300K 下，1dm 3定温可逆地膨胀至10dm 3，求此过程的 Q 、W 、△U 及△H 。
甲苯歧化制 2甲苯
甲苯歧化制二甲苯摘要：对二甲苯是聚酯的原料，也是重要的化工原料，工业上可采用甲苯歧化法制备二甲苯。
本文通过阅读资料主要介绍了甲苯、二甲苯、二甲苯制备方法、制备二甲苯所使用的催化剂以及催化剂的改良。
Abstract:Paraxylene is polyester raw materials, is also the important chemical raw materials, can be used on industrial toluene disproportionation of of xylene. In this article, through reading mainly introduced the toluene, xylene, preparation method, preparation used by dimethylbenzene xylene modified catalysts and catalyst.1 甲苯1.1甲苯的性质甲苯、无色澄清液体。
有苯样气味。
有强折光性。
能与乙醇、乙醚、丙酮、氯仿、二硫化碳和冰乙酸混溶，极微溶于水。
相对密度0.866。
凝固点-95℃。
沸点110.6℃。
折光率1.4967。
闪点（闭杯）4.4℃。
易燃。
蒸气能与空气形成爆炸性混合物，爆炸极限1.2%～7.0%（体积）。
低毒，半数致死量（大鼠，经口）5000mg/kg。
高浓度气体有麻醉性。
有刺激性。
化学性质活泼，与苯相像。
可进行氧化、磺化、硝化和歧化反应，以及侧链氯化反应。
甲苯能被氧化成苯甲酸。
甲苯在催化剂（一般采用硅铝催化剂）作用下，使一个甲苯分子中的甲基转移到另一个甲苯分子上而生成一个苯分子和一个二甲苯分子，这种反应称作歧化反应。
2 二甲苯2.1二甲苯的性质二甲苯（dimethylbenzene）为无色透明液体；是苯环上两个氢被甲基取代的产物，存在邻、间、对三种异构体，在工业上，二甲苯即指上述异构体的混合物。
化工热力学(第三版)答案解析陈钟秀
2-1.使用下述方法计算1kmol 甲烷贮存在体积为0.1246m 3、温度为50℃的容器中产生的压力：（1）理想气体方程；（2）R-K 方程；（3）普遍化关系式。
解：甲烷的摩尔体积V =0.1246 m 3/1kmol=124.6 cm 3/mol查附录二得甲烷的临界参数：T c =190.6K P c =4.600MPa V c =99 cm 3/mol ω=0.008 (1) 理想气体方程P=RT/V=8.314×323.15/124.6×10-6=21.56MPa(2) R-K 方程2 2.52 2.560.5268.314190.60.427480.42748 3.2224.610c c R T a Pa m K mol P -⨯===⋅⋅⋅⨯ 53168.314190.60.086640.08664 2.985104.610c c RT b m mol P --⨯===⨯⋅⨯ ∴()0.5RT a P V b T V V b =--+()()50.5558.314323.15 3.22212.46 2.98510323.1512.461012.46 2.98510---⨯=--⨯⨯⨯+⨯=19.04MPa (3) 普遍化关系式 323.15190.6 1.695rc T T T === 124.699 1.259r c V V V ===＜2∴利用普压法计算，01Z Z Z ω=+∵ c r ZRTPP P V == ∴ c r PVZ P RT=654.61012.46100.21338.314323.15cr r r PV Z P P P RT -⨯⨯⨯===⨯ 迭代：令Z 0=1→P r0=4.687 又Tr=1.695，查附录三得：Z 0=0.8938 Z 1=0.4623 01ZZ Z ω=+=0.8938+0.008×0.4623=0.8975此时，P=P c P r =4.6×4.687=21.56MPa同理，取Z 1=0.8975 依上述过程计算，直至计算出的相邻的两个Z 值相差很小，迭代结束，得Z 和P 的值。