物理化學(xué)核心教程(第二版)答案

1、物理化學(xué)核心教程（第二版）參考答案第 一 章 氣 體一、思考題1. 答：將打癟的乒乓球浸泡在熱水中，使球壁變軟，球中空氣受熱膨脹，可使其恢復(fù)球狀。采用的是氣體熱脹冷縮的原理。2. 答：不一定相等。根據(jù)理想氣體狀態(tài)方程，物質(zhì)的量相同，則溫度才會相等。3. 答：（1）左球溫度升高，氣體體積膨脹，推動汞滴向右邊移動。 （2）兩球溫度同時都升高10 k，汞滴仍向右邊移動。因為左邊起始溫度低，升高10 k所占比例比右邊大，283/273大于303/293，所以膨脹的體積（或保持體積不變時增加的壓力）左邊比右邊大。4. 答：軟木塞會崩出。這是因為保溫瓶中的剩余氣體被熱水加熱后膨脹，當(dāng)與迅速蒸發(fā)的水汽的壓力

2、加在一起，大于外面壓力時，就會使軟木塞崩出。如果軟木塞蓋得太緊，甚至?xí)贡仄勘?。防止的方法是灌開水時不要太快，且要將保溫瓶灌滿。5. 答：升高平衡溫度，純物的飽和蒸汽壓也升高。但由于液體的可壓縮性較小，熱膨脹仍占主要地位，所以液體的摩爾體積會隨著溫度的升高而升高。而蒸汽易被壓縮，當(dāng)飽和蒸汽壓變大時，氣體的摩爾體積會變小。隨著平衡溫度的不斷升高，氣體與液體的摩爾體積逐漸接近。當(dāng)氣體的摩爾體積與液體的摩爾體積相等時，這時的溫度就是臨界溫度。6. 答：實際氣體混合物（壓力不太高）和理想氣體混合物。與混合氣體有相同溫度和相同壓力下才能使用，原則是適用理想氣體混合物。7. 答：將氣體的狀態(tài)方程改寫為

3、p（vm-b）=rt，與理想氣體的狀態(tài)方程相比，只校正了體積項，未校正壓力項。說明這種氣體分子自身的體積不能忽略，而分子之間的相互作用力可以忽略不計。所以，將這種氣體進(jìn)行真空膨脹時，溫度不會下降。8. 在真實氣體的pvm圖上，當(dāng)氣-液兩相共存的線段縮成一個點時，稱這點為臨界點。這時的溫度為臨界溫度，這時的壓力為臨界壓力。臨界壓力是指在該臨界溫度時能使氣體液化的最低壓力。9. 答：不正確。內(nèi)壓力與氣體摩爾體積的平方成反比。10. 答：這時氣-液界面消失，液體和氣體的摩爾體積相等，成為一種既不同于液相、又不同于氣相的特殊流體，稱為超流體。二、概念題題號12345678選項cabdccbc題號910

4、1112選項cadb1. （c）這種情況符合dalton分壓定律，而不符合amagat分體積定律。2. （a）只有(a)符合dalton分壓定律。3. （b） 仍處在氣態(tài)區(qū)。4. （d）飽和蒸汽壓是物質(zhì)的本性，與是否有空間無關(guān)。5. （c）這時分子間距離很大，分子間的作用力可以忽略不計。6. （c） kpa。7. （b）tc是能使氣體液化的最高溫度，溫度再高無論加多大壓力都無法使氣體液化。8. （c）等溫條件下，200 kpa，1dm3氣體等于100 kpa，2 dm3氣體，總壓為=100 kpa+100 kpa=200 kpa 。9. （c）飽和蒸汽壓是物質(zhì)的特性，只與溫度有關(guān)。10.（a）

5、11.（d）v，p不變，12. （b）內(nèi)壓力和可壓縮性的存在。第 二 章 熱力學(xué)第一定律一、思考題1. 判斷下列說法是否正確，并簡述判斷的依據(jù)（1）是對的。因為狀態(tài)函數(shù)是狀態(tài)的單值函數(shù)。（2）是錯的。因為只要有一個狀態(tài)函數(shù)變了，狀態(tài)也就變了，但并不是所有的狀態(tài)函數(shù)都得變。（3）是對的。du，dh 本身不是狀態(tài)函數(shù)，僅是狀態(tài)函數(shù)的變量，只有在特定條件下與的數(shù)值相等，所以不是狀態(tài)函數(shù)。（4）是錯的。根據(jù)熱力學(xué)第一定律，它不僅說明熱力學(xué)能（u）、熱（q）和功（w）之間可以轉(zhuǎn)化，有表述了它們轉(zhuǎn)化是的定量關(guān)系，即能量守恒定律。所以功的轉(zhuǎn)化形式不僅有熱，也可轉(zhuǎn)化為熱力學(xué)能系。（5）是錯的。這雖然是一個等壓

6、過程，而此過程存在機(jī)械功，即wf0，所以 。（6）是對的。q是非狀態(tài)函數(shù)，由于經(jīng)過的途徑不同，則q值不同，焓（h）是狀態(tài)函數(shù)，只要始終態(tài)相同，不考慮所經(jīng)過的過程，則兩焓變值dh1和dh2相等。2 . 回答下列問題，并說明原因（1）不能。熱機(jī)效率是指從高溫?zé)嵩此盏臒嶙畲蟮霓D(zhuǎn)換成對環(huán)境所做的功。但可逆熱機(jī)循環(huán)一周是一個緩慢的過程，所需時間是無限長。又由可推出v無限小。因此用可逆熱機(jī)牽引火車的做法是不實際的，不能增加火車的速度，只會降低。（2）在密閉容器中進(jìn)行的反應(yīng)放熱多。在熱化學(xué)中有qp = qv+ ng（rt），而zn（s）+ h2so4（aq）= zn so4 （aq）+ h2（g）的ng

7、 =1，又因該反應(yīng)為放熱反應(yīng)qp 、 qv的值均為負(fù)值，所以qvqp。（3）筒內(nèi)壓力變化過程：當(dāng)壓縮氣體沖出，在絕熱可逆過程有，當(dāng)氣體的壓力與外界相等時，筒中溫度降低。立即蓋上筒蓋，過一會兒，系統(tǒng)與環(huán)境的溫度完全相等，筒內(nèi)溫度上升，則壓力也升高，即大于環(huán)境的標(biāo)準(zhǔn)大氣壓。（4）r，rhm實際是指按所給反應(yīng)式，進(jìn)行=1mol反應(yīng)時的焓變，實驗測得的數(shù)值是反應(yīng)達(dá)到平衡時發(fā)出的熱量，此時 0 范氐氣體分子間有引力。體積增大分子間勢能增加，為了保持溫度不變，必須從環(huán)境吸熱。 du 0 因為從環(huán)境所吸的熱使系統(tǒng)的熱力學(xué)能增加。 dh 0 根據(jù)焓的定義式可判斷，系統(tǒng)的熱力學(xué)能增加，焓值也增加。（3）w 0

8、放出的氫氣推動活塞，系統(tǒng)克服外壓對環(huán)境作功。q 0 反應(yīng)是放熱反應(yīng)。du 0 系統(tǒng)既放熱又對外作功，熱力學(xué)能下降。dh 0 因為是在絕熱剛瓶中發(fā)生的放熱反應(yīng)，氣體分子數(shù)沒有減少， 鋼瓶內(nèi)溫度升高，壓力也增高，根據(jù)焓的定義式可判斷焓值是增加的。（5）w 0 常溫、常壓下水結(jié)成冰，體積變大，系統(tǒng)克服外壓對環(huán)境作功。q 0 水結(jié)成冰是放熱過程。du 0 系統(tǒng)既放熱又對外作功，熱力學(xué)能下降。dh q2 ，最后溫度只能是0 c，得到冰水混合物。 得 故最后水的質(zhì)量為： (100+62.74) g = 162.74 g 5. 解：該過程是理想氣體等溫過程，故 u =h = 0 w = -pev= -pe(

9、v2v1) w = -10.15103（100.0-10）10-3 = -913.5j根據(jù)熱力學(xué)第一定律：u= w q，即有：q= uw = 0 -（-913.5）= 913.5j 9. 解：（1）理想氣體的可逆過程， ，4 g ar的物質(zhì)的量為： （2）雖為不可逆過程，但狀態(tài)函數(shù)的變化應(yīng)與（1）相同，即 10. 因該過程為絕熱可逆過程，故q=0。 解法1 ，則又 ，則 = = 228k 解法2： 可得： （1）由于是同溫同壓下的可逆向變化，則有：q p=h = nvaphm = 140.66 = 40.66kjw = -pe(v2v1) = -p(vgv1) -pvg = -ngrt = -

10、18.314373 = -3.10 kj hm =um + ng（rt） vapum = vaphm vg（rt）= 40.66 3.10= 37.56 kj mol-1（2）vaphm vapum 等溫等壓條件下系統(tǒng)膨脹導(dǎo)致系統(tǒng)對環(huán)境做功。13. 解：在開口燒杯中進(jìn)行時熱效應(yīng)為qp。在密封容器中進(jìn)行時熱效應(yīng)為qv。后者因不做膨脹功故放熱較多。 多出的部分為：17. 解： =2(393.5)+3(285.8)(1367) =277.4 18. (,g)=2(,l)+(,g)(,g) =2(285.8)+(393.5)(74.8) =890.3 第三章 熱力學(xué)第二定律一、思考題1. 答： 前半句

11、是對的，后半句卻錯了。因為不可逆過程不一定是自發(fā)的，如不可逆壓縮過程。2. 答： 不矛盾。claususe說的是“不可能把熱從低溫物體傳到高溫物體，而不引起其他變化”。而冷凍機(jī)系列，環(huán)境作了電功，卻得到了熱。熱變?yōu)楣κ莻€不可逆過程，所以環(huán)境發(fā)生了變化。3. 答：不能一概而論，這樣說要有前提，即：絕熱系統(tǒng)或隔離系統(tǒng)達(dá)平衡時，熵值最大。等溫、等壓、不作非膨脹功，系統(tǒng)達(dá)平衡時，gibbs自由能最小。4. 答：不可能。若從同一始態(tài)出發(fā)，絕熱可逆和絕熱不可逆兩個過程的終態(tài)絕不會相同。反之，若有相同的終態(tài)，兩個過程絕不會有相同的始態(tài)，所以只有設(shè)計除絕熱以外的其他可逆過程，才能有相同的始、終態(tài)。5. 答：

12、說法正確。根據(jù)claususe不等式，絕熱鋼瓶發(fā)生不可逆壓縮過程，則。6. 答：說法不正確，只有在等溫等壓的可逆相變且非體積功等于零的條件，相變過程的熵變可以用公式來計算。7. 答： 對氣體和絕大部分物質(zhì)是如此。但有例外，4攝氏度時的水，它的等于。8. 答：可以將苯等壓可逆變溫到苯的凝固點278.7 k：9. 答： （1） （2） （3） （4） （5） （6）， 10答：設(shè)想隔板可以活動，平衡時壓力為150 kpa, = 0 =-1.41jk-111. (1) 因為氣體的體積縮小了一半。(2) 因為理想氣體不考慮分子自身的體積，兩種氣體的活動范圍沒有改變。(3) 因為氣體的體積沒有改變，僅是

13、加和而已。12. 答： 適用于組成不變的封閉體系、熱力學(xué)平衡態(tài)、不作非膨脹功的一切過程。不一定是可逆過程。因為公式推導(dǎo)時雖引進(jìn)了可逆條件，但是由于都是狀態(tài)函數(shù)，對于不可逆過程也可以設(shè)計可逆過程進(jìn)行運(yùn)算。二、概念題題號12345678選項cab dbcdc題號910111213141516選項dddaabbb1. （c）理想氣體等溫膨脹，體積增加，熵增加，但要從環(huán)境吸熱，故環(huán)境熵減少。2. （a）封閉系統(tǒng)絕熱不可逆過程，熵增加。 3. （b）因為鋼瓶恒容，并與外界無功和熱的交換，所以能量守衡，u = 0。4. （d）等溫、等壓、不作非膨脹功的可逆相變，gibbs自由能不變。5. （b）因為q=0

14、，w=0，即u=0，則體系溫度不變，可設(shè)置為等溫膨脹過程，qr=-wr= nrtln，即。6. （c）絕熱可逆過程是衡熵過程，qr= 0 故s = 0 7. （d）相當(dāng)于摩爾等壓熱容與摩爾等容熱容之比。8. （c）系統(tǒng)始態(tài)與終態(tài)都相同，所有熱力學(xué)狀態(tài)函數(shù)的變量也都相同，與變化途徑無關(guān)。9. （d）根據(jù)dg=vdp-sdt ，即dg=vdp。10.（d）隔離系統(tǒng)的u，v不變。11. （d）因為gt，p=0，本過程的始態(tài)、終態(tài)與可逆相變化的始態(tài)、終態(tài)相同。12（a）狀態(tài)方程中無壓力校正項，說明該氣體膨脹時，不需克服分子間引力，所以恒溫膨脹時，熱力學(xué)能不變。 13.（a）這就是把helmholtz自

15、由能稱為功函的原因。14.（b）完整晶體通常指只有一種排列方式，根據(jù)熵的本質(zhì)可得到，在0 k時，完整晶體的熵等于零。15.（b）因為， 16. （b）適用于等溫、非體積功為零的任何封閉體系或孤立體系，本過程只有（b）滿足此條件。三、習(xí)題1. 解：（1） ktc=647k（2）th =773ktc=647k，水蒸氣處于超臨界狀態(tài)。2. 解：（1）雙原子理想氣體cv，m=，cp，m= cv，m+r=等容條件下，w = 0，即有s= -42.4jk-1（2）單原子理想氣體cv，m=，cp，m= cv，m+r=等壓條件下，即有s= 43.2jk-14. 解：（1）理想氣體等溫可逆膨脹，即有：u=h=0

16、 ，則有qr=-w= s1 =18.314ln10=19.14 jk-1（2）熵是狀態(tài)函數(shù)，始態(tài)、終態(tài)一定，值不變。s2 =s1=19.14 jk-15. 解：理想氣體的p、v、t變化設(shè)置過程如下：2mol，500kpa，323k2mol，1000kpa，373k2mol，1000kpa，323kss1s2dt=0dp=0 理想氣體等溫可逆過程：即有：u=h=0 ，則有qr=-w= s1 =28.314ln= -11.52 jk-1理想氣體等壓可逆過程：s2=s2= =5.98 jk-1s = s1+s2 = -11.52+5.98 = -5.54 jk-16. 解：（1）理想氣體等溫可逆膨脹

17、過程：即有：u=h=0。 p1v1= p2v2 qr=-wr= =8.46kj（2）理想氣體等溫恒外壓過程：u=h=0。q1=-w1 = pev =pe（v2-v1）= 5010103（244-122）10-3 = 6.10 kj（3）ssys = 28.17jk-1ssur = -20.33jk-1siso = ssys + ssur = 28.17 -20.33 = 7.84jk-19. 解：（1） (2) 系統(tǒng)的不可逆放熱，環(huán)境可以按可逆的方式接收，所以 (3) wf ，max=rgm=-44.0kj11. 解：理想氣體等溫可逆膨脹，t = 0 ，u = 0 ，h =0 w = -5.2

18、3 kj q = -w = 5.23 kj s = = 19.16 jk-1 = -5.23 kj12. 解：理想氣體等溫可逆壓縮，t = 0 ，u = 0 ，h =0 w = 5.74 kj q = -w = -5.74 kj s = = -19.1 jk-1 =5.74 kj13. 解：（1） 恒壓下體積加倍， g = h -(ts)； 因為 所以 （2）（3）恒容下壓力加倍， 所以15. 解： h = qr= 40.68kj 向真空汽化w = 0 q =u =h -(pv) =h -nrt = 40.68 18.31437310-3= 37.58 kjvaps = = 109.1 jk-

19、1 vapg= 0 vap a=u - ts = 37.58 40.68 = -3.10 kj 該過程是恒溫、恒容過程，故可用a 作判據(jù)，因為a 0），故該過程自發(fā)。 ssys = = 109.1 jk-1ssur = -100.75jk-1siso = ssys + ssur = 109.1 -100.75 = 8.35jk-1 0 16.解：理想氣體等溫可逆膨脹：t = 0 ，u = 0 ，h =0 qr =-wr = 即：ssys = =19.14jk-1 v2=100dm3pe=p2=10.14kpag= a= - ts =-12219.14= -2.34 kj理想氣體等溫恒外壓膨脹：

20、 q =-w = pev= pe(v2-v1)=10.14(100-10)=912.6jssur = -7.48jk-1siso = ssys + ssur = 19.14 -7.48 = 11.66jk-1 19. 解：wf，max = - 200 kj， we= 0， w = wf,max + we= - 200 kj ru = q + w = -6 kj - 200 kj = - 206 kj s = = -20.13 jk-1 rg = wf，max= - 200 kj rh = rg + trs =rg + qr = - 200 kj - 6 kj= -206 kj 或rh =ru

21、ra=rg =- 200 kj第四章 多組分系統(tǒng)熱力學(xué)一、思考題1. 答：偏摩爾量（xb）是指一個均相多組分系統(tǒng)在等溫、等壓下，保持除b以外的其它物質(zhì)組成不變時，系統(tǒng)任一廣度性質(zhì)x（如：v、u、h、s、a和g等）隨b物質(zhì)的量改變而改變的變化率稱為偏摩爾量。用公式表示為：摩爾量（xm）是指一個均相單組分組分系統(tǒng)中系統(tǒng)任一廣度性質(zhì)x（如：v、u、h、s、a和g等）除以b物質(zhì)的量的商。用公式表示為：2. 答：通常所說的化學(xué)勢是指它的狹義定義，即偏摩爾gibbs自由能是偏摩爾量之一。在等溫、等壓下，保持除b以外的其它物質(zhì)組成不變時，gibbs自由能隨b物質(zhì)的量改變而改變的變化率稱為化學(xué)勢。用公式表示為

22、：3. 答：roult 定律的表示式為：式中為純?nèi)軇┑恼魵鈮海瑸槿芤褐腥軇┑恼魵鈮海?為溶劑的摩爾分?jǐn)?shù)。該公式用來計算溶劑的蒸氣壓。公式適用條件為：定溫、稀溶液、非揮發(fā)性溶質(zhì)，后來推廣到液態(tài)混合物。henry定律的表示式為： 式中kx，km和kc是用于物質(zhì)b用不同濃度表示時的henry系數(shù)，henry系數(shù)與溫度、壓力、溶質(zhì)和溶劑的性質(zhì)有關(guān)。 henry定律說明揮發(fā)性溶質(zhì)在液體里的溶解度與其平衡分壓成正比。只有溶質(zhì)在氣相和液相中分子狀態(tài)相同時才能使用該定律。對于液態(tài)混合物，henry定律與roult定律是等效的。4. 答： 稀溶液依數(shù)性是指在溶劑的種類和數(shù)量固定后，這些性質(zhì)只取決于所含溶質(zhì)粒子的

23、數(shù)目，而與溶質(zhì)的本性無關(guān)。 稀溶液中由于溶劑的蒸氣壓降低，因而導(dǎo)致如下依數(shù)性質(zhì)： （1）凝固點下降；（2）沸點升高；（3）滲透壓。5. 答：不對?；瘜W(xué)勢是某組分的偏摩爾gibbs自由能。溶液中可以分為溶劑的化學(xué)勢或溶質(zhì)的化學(xué)勢，而沒有整個溶液的化學(xué)勢。6. 答： 不對，至少不完整。應(yīng)該說某純組分的化學(xué)勢等于其摩爾gibbs自由能。7. 不對。濃度表示方式不同，則所取標(biāo)準(zhǔn)態(tài)也不同，它們的標(biāo)準(zhǔn)態(tài)時的化學(xué)勢是不相等的。但是，b物質(zhì)在該溶液中的化學(xué)勢只有一個數(shù)值，是相同的。8. 答： 對。因為二組分理想溶液的總蒸氣壓等于兩個組分的蒸氣壓之和。9. 答： 不相等。滲透壓是溶液依數(shù)性的一種反映。依數(shù)性只與

24、粒子的數(shù)目有關(guān)，而與粒子的性質(zhì)無關(guān)。食鹽水中，nacl會離解成兩個離子，所以物質(zhì)的量濃度相同的食鹽水的滲透壓可以是蔗糖溶液的兩倍。10. 答： 這是由于水份在莊稼體內(nèi)和土壤中化學(xué)勢不等，發(fā)生滲透造成的。當(dāng)土壤中肥料或鹽類的濃度大于在植物中的濃度時，水在植物中的化學(xué)勢比在土壤中的要高，水就要通過細(xì)胞壁向土壤中滲透，所以植物就會枯萎，甚至燒死。11. 答： 混合時體積不變，總體積等于各個液態(tài)物質(zhì)體積的加和；焓值不變；混合熵增加；混合gibbs自由能下降,即：答： 涼水溫度比凍梨溫度高，可使凍梨解凍。凍梨含有糖分，故凍梨內(nèi)部的凝固點低于水的冰點。當(dāng)凍梨內(nèi)部解凍時，要吸收熱量，而解凍后的凍梨內(nèi)部溫度仍

25、略低于水的冰點，所以凍梨內(nèi)部解凍了，而凍梨表面上仍凝結(jié)一層薄冰。二、概念題題號12345678選項cab cbdbb題號9101112131415選項bdcaacd1. （c）運(yùn)用偏摩爾量的集合公式（）。2. （a）偏摩爾量定義。 3. （b）廣義的化學(xué)式：4. （c）用roult定律算出總蒸氣壓，再把a(bǔ)的蒸氣壓除以總蒸氣壓。kpa5. （b）化學(xué)勢是偏摩爾gibbs自由能，是強(qiáng)度性質(zhì)，與混合物的總體積無關(guān)，而與混合物的濃度有關(guān)。第一份的濃度低于第二份的濃度，故化學(xué)勢小。6. （d）純液體 a 的飽和蒸氣壓和化學(xué)勢比稀溶液中的大，加入溶質(zhì)后，稀溶液的凝固點會下降。7. （b）根據(jù)henry定律

26、，當(dāng)平衡壓力相同時，henry常數(shù)大的溶解量反而小。8. （b）用roult定律算出總蒸氣壓，再把b的蒸氣壓除以總蒸氣壓。9. （b）用roult定律算出總蒸氣壓，再把b的蒸氣壓除以總蒸氣壓。10.（d）化學(xué)勢是偏摩爾gibbs自由能，是強(qiáng)度性質(zhì)，與混合物的總體積無關(guān)，而與混合物的濃度有關(guān)。兩份的濃度相同，故化學(xué)勢相等。11.（c）壓力大于正常相變化的壓力，壓力增大有利于冰的融化，冰的化學(xué)勢大于水的化學(xué)勢。12.（a）稀溶液的依數(shù)性只與粒子數(shù)有關(guān)，而與粒子的性質(zhì)無關(guān)。b 杯內(nèi)溶入 nacl，nacl解離，其粒子數(shù)幾乎是a 杯中的兩倍，b 杯的凝固點下降得多，所以a 杯先結(jié)冰。13. (a) 純

27、水的飽和蒸氣壓大于糖水，純水不斷蒸發(fā)，蒸氣在含糖水的a 杯中不斷凝聚，所以a 杯液面高于 b 杯。14.（c）混凝土中加入少量鹽類后，凝固點下降，防止混凝土結(jié)冰而影響質(zhì)量。15.（d）鹽堿地中含鹽量高，水在植物中的化學(xué)勢大于在鹽堿地中的化學(xué)勢，水分會從植物向土壤滲透，使農(nóng)作物長勢不良。三、習(xí)題2. 解：設(shè)水為a，乙醇為b，根據(jù)偏摩爾量的集合公式，有 v = nava+ nbvb （1） （2）則（1）=（2）即有：解得 5. 解：（1） 聯(lián)立，式，解得 p=91.19 kpa p=30.40 kpa （2） 6. 解：（1） （2） 或 （3）將上述氣相完全冷凝至氣液平衡時，新液相組成與上述氣

28、相組成相同。 氣相組成 7. 解：（1） 聯(lián)立，兩式，解得： （2） 8. 解：（1） 設(shè)剛冷凝時的液相組成xa、xb等于氣相組成 ya和 yb 9. 解： 根據(jù)理想液態(tài)混合物的定義mixv = 0 qp=mixh = 0 mixw =mixu = 0 12. 解： 13. 解： 已知 14. 解： 因為 =0.306kgmol-1 15. 解：（1） 因為 （2） molm-316. 解：（1） 因為 （2）已知 第 六 章 相平衡一、思考題1. 硫氫化銨的分解反應(yīng)：（1） 在真空容器中分解；（2） 在充有一定氨氣的容器中分解，兩種情況的獨(dú)立組分?jǐn)?shù)是否一樣?答：兩種獨(dú)立組分?jǐn)?shù)不一樣。 在（1

29、）中，c =1。因為物種數(shù)s 為3，但有一個平衡限制條件和1個濃度限制條件；在（2）中， c =2，濃度限制條件被破壞，所以獨(dú)立組分?jǐn)?shù)為 2。2. 純的碳酸鈣固體在真空容器中分解，這時獨(dú)立組分?jǐn)?shù)為多少?答：獨(dú)立組分?jǐn)?shù)為2。因為物種數(shù)為3，有一個平衡限制條件，但沒有濃度限制條件。因為氧化鈣與二氧化碳不處在同一個相，沒有摩爾分?jǐn)?shù)累加和等于1的限制條件，所以獨(dú)立組分?jǐn)?shù)為 2。3. 制水煤氣時有三個平衡反應(yīng)，求獨(dú)立組分?jǐn)?shù)c ？（1）h2o（g）+ c（s）= h2（g）+ co（g）（2）co2（g）+ h2（g）= h2o（g）+ co（g）（3）co2（g）+ c（s）= 2co（g）答： 三個反

30、應(yīng)中共有5個物種，方程（1）)可以用方程（3）減去（2）得到，因而只有2個獨(dú)立的化學(xué)平衡。沒有明確的濃度限制條件，所以獨(dú)立組分?jǐn)?shù)為3。4. 在抽空容器中，氯化銨的分解平衡，指出該系統(tǒng)的獨(dú)立組分?jǐn)?shù)、相數(shù)和自由度？nh4cl（s） nh3（g）+ hcl（g） 答：反應(yīng)中有三個物種，一個平衡限制條件，一個濃度限制條件，所以獨(dú)立組分?jǐn)?shù)為1，相數(shù)為2。根據(jù)相律，自由度為1。即分解溫度和分解壓力兩者之中只有一個可以發(fā)生變化。5. 在含有氨的容器中氯化銨固體分解達(dá)平衡，指出該系統(tǒng)的獨(dú)立組分?jǐn)?shù)、相數(shù)和自由度？nh4cl（s） nh3（g）+ hcl（g） 答： 反應(yīng)中有三個物種，一個平衡限制條件，沒有濃度限

31、制條件。所以獨(dú)立組分?jǐn)?shù)為2，相數(shù)為2，自由度為2。6. 碳和氧在一定條件下達(dá)成兩種平衡，指出該系統(tǒng)的獨(dú)立組分?jǐn)?shù)、相數(shù)和自由度。 答：物種數(shù)為4，碳，氧，一氧化碳和二氧化碳，有兩個化學(xué)平衡，無濃度限制條件，所以獨(dú)立組分?jǐn)?shù)為2， 相數(shù)為2，自由度為2。7. 水的三相點與冰點是否相同?答：不相同。純水的三相點是氣-液-固三相共存，其溫度和壓力由水本身性質(zhì)決定，這時的壓力為610.62 pa，溫度為273.16 k 。熱力學(xué)溫標(biāo)1 k就是取水的三相點溫度的1/273.16 k 。水的冰點是指在大氣壓力下，水的三相共存點的溫度。由于冰點受外界壓力影響，在101.3 kpa壓力下，冰點下降0.00747

32、k,由于水中溶解了空氣，冰點又下降0.0024 k,所以在大氣壓力為101.3 kpa 時，水的冰點為273.15 k 。8. 沸點和恒沸點有何不同?答：沸點是對純液體而言的。在大氣壓力下，純物的液-氣兩相達(dá)到平衡，氣相壓力等于大氣壓力時的溫度稱為沸點。 恒沸點是對完全互溶的二組分系統(tǒng)而言的。定壓下，二組分系統(tǒng)的氣相和液相組成完全相同時的溫度，稱為該溶液的恒沸點。用簡單蒸餾的方法不能把二組分完全分開。在恒沸點時自由度為1，外壓改變，恒沸點也改變, 恒沸混合物的組成也隨之改變。當(dāng)壓力固定時，條件自由度為零，恒沸點溫度有定值。9. 恒沸混合物是不是化合物?答： 不是。它是完全互溶的兩個組分的混合物

33、。在外壓固定時，它有一定的沸點，這時氣相組成和液相組成完全相同。但是，當(dāng)外壓改變時，恒沸混合物的沸點和組成都隨之而改變。化合物的沸點會隨外壓改變而改變，但組成不會改變。10. 在汞面上加了一層水能減少汞的蒸氣壓嗎?答： 不能。因為水和汞是完全不互溶的兩種液體，兩者共存時，各組分的蒸氣壓與單獨(dú)存在時一樣。汞的蒸氣壓并沒有因為水層的覆蓋而下降，液面上的總壓力等于水和汞的蒸氣壓之和。如果要蒸餾汞的話，加了水可以使混合物的沸點降低，這就是蒸氣蒸餾的原理。但是，在汞面上加一層水不能減少汞的蒸氣壓。11. 單組分系統(tǒng)的三相點與低共熔點有何異同點?答： 共同點：都是三相共存。不同點：單組分系統(tǒng)的三相點是氣-

34、液-固三相共存，這時的自由度為零，它的壓力、溫度由系統(tǒng)自身性質(zhì)決定，不受外界因素影響。而二組分系統(tǒng)的低共熔點如t-x圖上的e點，是固體a、固體b和組成為e的液體三相共存。這時的自由度為1，在等壓下的條件自由度為零。e點的組成由a和b的性質(zhì)決定，但e點的溫度受壓力影響，外壓改變，e點的溫度和組成也會隨之而改變。12. 低共熔物能不能看作是化合物？答： 不能。低共熔物不是化合物，它沒有確定的熔點，壓力改變，低共熔物的熔化溫度和組成都會改變。雖然低共熔物在金相顯微鏡下看起來非常均勻，但它仍是兩個固相的混合物，由兩相組成。13. 在實驗中，常用冰與鹽的混合物作為制冷劑。當(dāng)將食鹽放入0的冰-水平衡系統(tǒng)中

35、時，為什么會自動降溫？降溫的程度是否有限制？為什么？這種制冷系統(tǒng)最多有幾相？答：食鹽放入0的冰-水中，溶液的飽和蒸汽壓下降導(dǎo)致凝固點下降。有限制，一定條件下，食鹽在水中的溶解度是一定的。最多4相。二、概念題題號12345678選項accbcdca題號9101112131415選項abcbbdd1. nh4hs（s）和任意量的nh3（g）及h2s（g）達(dá)平衡時，有（ ）。（a） c= 2，p = 2，f= 2 （b） c= 1，p = 2，f= 1 （c） c= 2，p = 3，f= 2（d） c= 3，p = 2，f= 3答：（a）反應(yīng)有三個物種，一個平衡條件，所以組分?jǐn)?shù)為2，有2相共存，根據(jù)

36、相律，自由度為2。2. 在大氣壓下，fecl3（s）與h2o（l）可以生成fecl32h2o（s）、fecl35h2o（s）、fecl36h2o（s）和fecl37h2o（s）四種固體水合物，則平衡系統(tǒng)的組分?jǐn)?shù)c和能夠平衡共存的最大相數(shù)p為（ ）。（a）c= 2，p = 2 （b）c= 1，p = 4 （c）c= 2，p = 3 （d）c= 3，p = 5答：（c）反應(yīng)有s=6，r=4，所以組分?jǐn)?shù)為2，根據(jù)相律，f = c- p +1，則有3相共存。3. 在 100 kpa 的壓力下，i2（s）在h2o（l）和 ccl4（l）兩個完全不互溶的液相中達(dá)到分配平衡。設(shè)平衡時i2（s）已不存在，則該

37、系統(tǒng)組分?jǐn)?shù)和條件自由度數(shù)為（ ）。 （a）c= 2，f*= 1 （b）c= 2，f*= 2 （c）c= 3，f*= 2 （d）c= 3，f*= 3 答：（c）共有3個物種，無平衡條件，所以組分?jǐn)?shù)為2。有2相共存，已指定壓力，根據(jù)相律，條件自由度為2。4. cuso4與水可生成cuso4h2o 、cuso43h2o和cuso45h2o三種水合物，則在一定溫度下與水蒸氣平衡的含水鹽最多為（ ）。（a）3種 （b）2種 （c） 1種 （d）不可能有共存的含水鹽答：（b） 系統(tǒng)的組分?jǐn)?shù)為2，已指定溫度，根據(jù)相律，條件自由度為零時得最多可以共存的相數(shù)為3?，F(xiàn)在已指定有水蒸氣存在，所以，可能有共存的含水鹽

38、只能有2種。5. 某一物質(zhì)x，在三相點時的溫度是20，壓力是200 kpa。下列哪一種說法是不正確的（ ）。（a） 在20以上 x 能以液體存在 （b）在20以下 x 能以固體存在 （c）在25, 100 kpa下，液體 x 是穩(wěn)定的 （d）在20時,液體 x 和固體 x 具有相同的蒸氣壓答：（c）可以畫一張單組分系統(tǒng)相圖的草圖，（c）所描述的條件只能落在氣相區(qū)，所以這種說法是不正確的。6. n2的臨界溫度是124 k，如果想要液化n2，就必須（ ）。 （a）在恒溫下增加壓力 （b）在恒溫下降低壓力 （c）在恒壓下升高溫度 （d）在恒壓下降低溫度答：（d）臨界溫度是指在這個溫度之上，不能用加壓

39、的方法使氣體液化，所以只有在臨界溫度時用降低溫度的方法使之液化。7. 當(dāng)clausius-clapeyron方程應(yīng)用于凝聚相轉(zhuǎn)變?yōu)檎魵鈺r，則（ ）。 （a） p必隨t之升高而降低 （b） p必不隨t而變 （c）p必隨t之升高而變大 （d） p隨t之升高可變大或減少 答：（c）因為凝聚相轉(zhuǎn)變?yōu)檎魵鈺r總是吸熱的，根據(jù)clausius-clapeyron方程，等式右方為正值，等式左方也必定為正值，所以) p隨t之升高而變大。8. 對恒沸混合物的描述，下列各種敘述中哪一種是不正確的（ ）。 （a）與化合物一樣，具有確定的組成 （b）不具有確定的組成 （c）平衡時，氣相和液相的組成相同 （d）其沸點隨外

40、壓的改變而改變答：（a）恒沸混合物不是化合物，其沸點和組成都會隨著外壓的改變而改變。9. 對于二組分氣-液平衡系統(tǒng)，可以用蒸餾或精餾的方法將兩個各組分分離成純組分的是（ ）。（a）接近于理想的液體混合物 （b）對raoult定律產(chǎn)生最大正偏差的雙液系 （c）對raoult定律產(chǎn)生最大負(fù)偏差的雙液系 （d）部分互溶的雙液系答：（a）接近于理想的液體混合物不會生成恒沸混合物。10. 某一固體，在25和大氣壓力下升華，這意味著（ ）。 （a）固體比液體密度大些 （b）三相點的壓力大于大氣壓力 （c）固體比液體密度小些 （d）三相點的壓力小于大氣壓力 答：（b）畫一單組分系統(tǒng)草圖，當(dāng)三相點的壓力大于大

41、氣壓力時，在25和大氣壓力下處于氣相區(qū)，所以固體會升華。11. 在相圖上，當(dāng)系統(tǒng)處于下列哪一點時，只存在一個相（ ）。（a） 恒沸點 （b）熔點 （c）臨界點 （d）低共熔點答：（c）在臨界點時，氣-液界面消失，只有一個相。其余三個點是兩相或三相共存。12. 水的三相點附近，其汽化熱和熔化熱分別為44.82 kjmo-1和5.994 kjmol-1。則在三相點附近，冰的升華熱約為： ( ) （a）38.83 kjmo-1 （b）50.81 kjmo-1 （c）-38.83 kjmo-1 （d）-50.81 kjmo-1答：（b）升華熱是汽化熱與熔化熱之和。13. 某反應(yīng)系統(tǒng)中共有的五物種為ni

42、（s）、nio（s）、h2o（l）、h2（g）、co（g）和co2（g），它們之間可以達(dá)成如下三個化學(xué)平衡：該反應(yīng)的組分?jǐn)?shù)和平衡常數(shù)之間為（ ）。（a）c=3， （b）c=4， （c）c=3， （d）c=4， 答：（b）反應(yīng)有s=6，（2）+（3）=（1）故r=2，物濃度條件限制，所以組分?jǐn)?shù)為4，且存。14. 將純的水h2o（l）放入抽空、密閉的石英容器中，不斷加熱容器，可以觀察到的現(xiàn)象（ ）。（a）沸騰現(xiàn)象 （b）三相共存現(xiàn)象 （c）升華現(xiàn)象 （d）臨界現(xiàn)象答：（d）f = 2，c=1故r=2，根據(jù)相律有：p = c +2- f= 1+2-2=1。15. naco3與水可生成三種水合鹽nac

43、o3h2o、naco37h2o和naco310h2o，在常壓下，將naco3投入冰-水混合物中達(dá)三相平衡，若一相是冰，一相是naco3水溶液，則另一相是（ ）。（a）naco3 （b）naco3h2o （c） naco37h2o （d）naco310h2o答：（d） 系統(tǒng)的組分?jǐn)?shù)為2，p =3，已指定壓力，根據(jù)相律，條件自由度為零，則體系組成恒定， 由于一相是冰，一相是naco3水溶液。所以，共存的含水鹽只能naco310h2o。三、習(xí)題1. 將 n2（g），h2（g）和nh3（g）三種氣體輸入 773 k、3.2 107 kpa 的合放有催化劑的合成塔中，指出下列三種情況系統(tǒng)的獨(dú)立組分?jǐn)?shù)（催化劑不屬于組分?jǐn)?shù)）。 （1）n2（g），h2（g）和nh3（g）三種氣體在輸入合成塔之前； （2）三種氣體在塔內(nèi)反應(yīng)達(dá)平衡時； （3）開始只充入 nh3（g），合成塔無其它氣體，待其反應(yīng)達(dá)平衡后。 解：（1）進(jìn)入塔之前，三種氣體沒有反應(yīng)，故c=3 。（2）在塔內(nèi)反應(yīng)達(dá)平衡時，系統(tǒng)的物種數(shù)為3，但有一個化學(xué)平衡條件，故c=2 。（3）只充入 nh3氣，nh3氣分解達(dá)平衡，系統(tǒng)的物種數(shù)為3，但有一個化學(xué)平衡條件