物理化學(xué)課件及考試習(xí)題 試卷 答案第二次習(xí)題課(多組分系統(tǒng)熱力學(xué)、化學(xué)平衡、相平衡)

物理化學(xué)次習(xí)題課（多組分系統(tǒng)熱力學(xué)、化學(xué)平衡、相平衡）一、簡(jiǎn)答題二、計(jì)算題三、相圖分析2021/5/91一、簡(jiǎn)答題

1.為什么稀溶液的沸點(diǎn)升高、冰點(diǎn)下降、滲透壓以及溶劑蒸汽壓下降稱為依數(shù)性。引起依數(shù)性的最基本原因是什么？答：上述四種性質(zhì)的數(shù)值只與溶于溶劑中溶質(zhì)的粒子數(shù)有關(guān)與不同溶質(zhì)本身的性質(zhì)無(wú)關(guān)，故成為依數(shù)性。依數(shù)性的主要原由是由于溶質(zhì)的溶入而引起容劑化學(xué)勢(shì)的降低。2021/5/92

2.在溶劑中一旦加入溶質(zhì)就能使溶液的蒸汽壓降低，沸點(diǎn)升高，冰點(diǎn)降低并且具有滲透壓這句話是否正確？為什么？答：不一定準(zhǔn)確，因如果加入的溶質(zhì)是揮發(fā)性的，則溶液的蒸汽壓有可能升高，而沸點(diǎn)反而有可能下降，如果溶質(zhì)是非揮發(fā)性，則題述結(jié)論正確。

2021/5/93

3.某溶液中物質(zhì)i的偏摩爾體積是否是1mol物質(zhì)i在溶液中所占的體積？為什么？

答：不是。偏摩爾體積的定義式為，其意義是在一定溫度和壓力下，某一定濃度的溶液中，1moli組分對(duì)系統(tǒng)總體積的貢獻(xiàn)。不能把Vi理解為分體積，因?yàn)樵谟械南到y(tǒng)中，Vi是負(fù)值，意味著i物質(zhì)的加入，會(huì)引起總體積的減少。2021/5/944、“某一反應(yīng)的平衡常數(shù)是一個(gè)確定不變的常數(shù)”，這句話是否恰當(dāng)？答：不恰當(dāng)。平衡常數(shù)隨反應(yīng)的條件（如溫度）變化而變化。正確的表述是“在溫度一定的條件下，某一反應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù)是一個(gè)確定不變的常數(shù)”2021/5/95

5.對(duì)于封閉體系中的化學(xué)反應(yīng)，其摩爾反應(yīng)吉布斯函數(shù)即(?G/?ξ)T,P是否隨反應(yīng)的進(jìn)度而變化？為什么？

答：對(duì)于一個(gè)封閉體系中的化學(xué)反應(yīng)，其摩爾反應(yīng)吉布斯函數(shù)即(?G/?ξ)T,P隨反應(yīng)的進(jìn)度而變化，在等溫等壓條件下，當(dāng)反應(yīng)物自由能的總和不等于產(chǎn)物自由能的總和時(shí)反應(yīng)總是自發(fā)地向自由能減小的方向進(jìn)行。直到反應(yīng)進(jìn)行到反應(yīng)物自由能的總和等于產(chǎn)物自由能的總和時(shí)，即(?G/?ξ)T,P等于零，反應(yīng)達(dá)到平衡。

2021/5/96

6.為什么反應(yīng)平衡體系中充入惰性氣體與減低體系的壓力等效？

答：在平衡體系中一旦充入惰性氣體，則必然減低反應(yīng)體系各組分的分壓力。于是也減低了反應(yīng)體系的總壓（各組分分壓之和）。因此與減低體系的壓力對(duì)平衡的影響等效。2021/5/97水的相圖（示意）7.有水氣變成液態(tài)水，是否一定要經(jīng)過(guò)兩相平衡態(tài)，是否還有其它途徑。答：從水的相圖可知，將水汽升溫超過(guò)647.2K后，在加壓超過(guò)2.2×107Pa，然后再降溫降壓，可不經(jīng)過(guò)兩相平衡態(tài)將水汽轉(zhuǎn)變成液態(tài)水。gsl2.2×107Pa647.2K2021/5/988.270K的過(guò)冷水較冰穩(wěn)定還是不穩(wěn)定？何者的化學(xué)勢(shì)高？高多少？答：270K的過(guò)冷水較冰不穩(wěn)定，過(guò)冷水的化學(xué)勢(shì)高?！?70K過(guò)冷水的飽和蒸汽壓p1＞冰的飽和蒸汽壓p2

過(guò)冷水會(huì)自發(fā)地結(jié)冰2021/5/999.具有最高沸點(diǎn)的A和B二組分體系，最高恒沸物為C，最后的殘留物是什么？為什么？答：根據(jù)具有最高恒沸點(diǎn)的完全互溶兩元系的相圖可知，殘留液為恒沸物C，不管A和B兩物的含量各為多少，但C是最高沸點(diǎn)，最后留下C物。AB2021/5/910

二、計(jì)算題

1、60℃時(shí)乙醇A.和甲醇B.的蒸氣壓分別為4.70×104Pa和8.33×104Pa。今有質(zhì)量百分?jǐn)?shù)位為50%的乙醇和甲醇的混合物(看成理想溶液)，求該溫度時(shí)液面上方蒸氣的組成。解：xA=nA/n=(WA/MA)/n,xB=nB/n=(WB/MB)/n∴xA/xB=MB/MA=32/46=0.696∵xA+xB=1∴xA=0.41，xB=0.59pA=pA*xA=4.70×104×0.41=1.927×104PapB=pB*xB=8.33×104×0.59=4.915×104Pap=pA+pB=6.842×104PayA=pA/p=1.927×104/(6.842×104)=0.282，

yB=0.718

2021/5/9112.在373K時(shí)，己烷和辛烷能形成理想混合物，己烷的蒸氣壓為245.0kPa，辛烷為47.10kPa。若某組成的該液態(tài)混合物，在標(biāo)準(zhǔn)壓力下，于373K時(shí)沸騰，問(wèn)：（1）液相的組成為多少？（2）平衡氣相的組成又是怎樣？解：設(shè)己烷在液相的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)為X，根據(jù)理想混合物的熱力學(xué)定義，在正常沸騰時(shí)有

245.0X+47.10(1–X)=101.3

解之，X=0.274，即X(己烷)=0.274；

X(辛烷)=0.726

蒸氣壓p(己烷)=245.0×0.274=67.1kPap(辛烷)=47.10×0.726=34.1kPa

氣相組成y(己烷)=p(己烷)/p=67.1/101.3=0.662y(辛烷)=p(辛烷)/p=34.1/101.3=0.3382021/5/9123、某固體物質(zhì)A在溫度T時(shí)于一密閉抽空的容器中分解，A(s)=D(g)+2G(g)，壓力平衡常數(shù)(KP)為0.032(kPa)，求A(s)的分解壓力。解：根據(jù)壓力平衡常數(shù)的定義：

KP=pDpG2=pD(2pD)2=4(pD)3＝0.032(pD)3=0.008pD=0.2kPap=pD+pG=0.6kPa

根據(jù)分解壓力的定義，0.6kPa的A(s)分解壓力。2021/5/9134.銀可能受H2S(g)腐蝕而發(fā)生下面反應(yīng)：

H2S(g)+2Ag(s)=Ag2S(s)+H2(g)。今在25℃和1.01325×105Pa下，將Ag放在等體積的H2和H2S組成的混合氣中，問(wèn)能否發(fā)生上面的反應(yīng)。已知25℃時(shí)H2S(g)和Ag2S(s)的標(biāo)準(zhǔn)摩爾生成吉布斯函數(shù)分別為－3.56kJ·mol-1和－40.26kJ·mol-1。解：反應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)摩爾吉布斯函數(shù)變化為：

ΔrGm?=

代入已知數(shù)據(jù)，并注意到穩(wěn)定單質(zhì)的標(biāo)準(zhǔn)摩爾生成吉布斯函數(shù)為零，可得：ΔrGm?=－7.31kJ·mol-1根據(jù)化學(xué)反應(yīng)的等溫方程式：ΔrGm=ΔrGm?+RTlnJP

由題給條件有：JP=pH2／pH2S=1故有：ΔrGm=ΔrGm?<0故能發(fā)生反應(yīng),即銀會(huì)受到H2S(g)的腐蝕2021/5/9145.已知在25℃及1.01325×105Pa下，反應(yīng)CO(g)+2H2(g)=CH3OH(g)的ΔrHm?=-0.54kJ·mol-1，ΔrSm?=-221.12J·K-1·mol-1，設(shè)ΔrHm?不隨溫度變化，試求500K時(shí)的K?。解：據(jù)題意知ΔrHm?不隨溫度變化則ΔrGm?=ΔrHm?(298)-T2ΔrSm?(298)=-90.54×103+500×221.12=80.39kJ·mol-1

據(jù)有＝exp()=3.89×10-19

2021/5/915P229習(xí)題6-2甲苯（A）苯（B）兩液體形成理想液態(tài)混合物。已知甲苯、苯在90℃下純液體的飽和蒸汽壓分別為54.22kPa和136.12KPa。將200g甲苯和200g苯的液態(tài)混合物在90℃下逐漸降低壓力，問(wèn)：（1）壓力降到多少時(shí)，開(kāi)始產(chǎn)生氣相，此氣相的組成如何？（2）壓力降到多少時(shí)，液相開(kāi)始消失，最后一滴液相的組成如何？（3）壓力為92.00kPa時(shí)，系統(tǒng)內(nèi)氣液兩相平衡，兩相的組成如何？?jī)上嗟奈镔|(zhì)的量為多少？

解：該二元液系在90℃時(shí)的P-x平衡圖如右所示。根據(jù)題給條件可得物系點(diǎn)組成為x（本）=0.54。（1）當(dāng)壓力降到98kPa時(shí)，開(kāi)始產(chǎn)生氣相，如圖所示，此時(shí)氣相組成為y（本）=0.75；（2）從相圖可知，當(dāng)壓力降到80kPa時(shí)，液相開(kāi)始消失，最后一滴液相的組成為x(本)=0.3；（3）當(dāng)壓力為92kPa時(shí)，氣液兩相平衡，相點(diǎn)、物系點(diǎn)的組成如圖所示，根據(jù)杠桿規(guī)則，可求出n(l)=3mol，n(g)=1.7mol。2021/5/916三、綜合題

圖為Sb-Cd的溫度一組成圖，(1)標(biāo)明各區(qū)域相；(2)確定物系形成