湖南大學(xué)物化十五個(gè)習(xí)題(共16頁)

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上1-14 在一個(gè)絕熱的圓筒中裝有無摩擦的絕熱理想活塞（見下圖），活塞兩邊各含有雙原子分子理想氣體20dm3，溫度298.2K，壓力為.設(shè)法逐漸加熱氣缸左邊氣體直到右邊壓力為.(a)選擇氣缸右邊的氣體為體系，計(jì)算此過程的、和.(b) 選擇左邊的氣體為體系時(shí)，求過程的.解 (a)這是一個(gè)絕熱可逆壓縮過程，可有幾種計(jì)算的方法.例如可用公式也可利用公式，求.，(b)選左邊氣體為體系，當(dāng)活塞達(dá)到平衡時(shí)，其左邊氣體的壓力，根據(jù)下式計(jì)算得所以所以所以 所以1-33在101.325kPa下把一個(gè)極微小的冰塊（作為晶種）投入100g溫度為268K的水中（過冷），結(jié)果是體系溫度變?yōu)?73

2、K，并有一定數(shù)量的水凝結(jié)為冰。由于過程進(jìn)行得很快，可以看成是絕熱的。已知冰的熔化熱為，在268273K之間的水的熱熔為。（a） 寫出體系物態(tài)的變化，求。（b） 求析出多少克冰？解 （a）此過程在101.325kPa下進(jìn)行，所以，又因是絕熱過程，所以。（b）過程可以表示為 因?yàn)樗运?-41 1mol 雙原子分子理想氣體，起始溫度為400K，壓力為10。該氣體分別經(jīng)過下列可逆過程使體積增加1倍，求各過程的Q、W、和.（a）沿著常數(shù)的過程（b）沿著常數(shù)的過程（c）沿著TV=常數(shù)的過程（d）沿著Tp=常數(shù)的過程、解 （a） 這是理想氣體絕熱可逆過程， Q=0 (b) 該過程可示意為 所以 （c）

3、(d)過程方程 常數(shù)2-18 有人建議由碳酸鈣和炭制備乙炔以解決能源問題。其反應(yīng)為 （1） （2） （3）由3molC制得1molC2H2.該建議合格否？【所需請(qǐng)查表】 解 假設(shè)反應(yīng)在298K，1下進(jìn)行。當(dāng)1molC2H2(g)完全燃燒 據(jù)題給公式可看出，生產(chǎn)1mol,需要3molC,又 由此看燃燒1molC2H2(g)比燃燒3molC所得的熱量要多 但是進(jìn)行反應(yīng)（1）核反應(yīng)（2）時(shí)需要熱量： 其中生成的1molCO(g)完全燃燒和反應(yīng)（3）都還可產(chǎn)生熱量： （4） 綜上考慮，總結(jié)果 所以此方案不合理。3 35 1mol氦氣從473K加熱到673K，并保持恒定101.325kPa.已知氦在29

4、8K時(shí),并假定氦氣為理想氣體，請(qǐng)計(jì)算、和如果可否判斷為不可逆過程？解 因?yàn)镠e(g)為單原子氣體，所以 所以 所以 因該過程不是等溫等壓，為不做其他功的過程，所以不能判斷過程是否可逆.336 將1mol雙原子分子理想氣體在300K及2py絕熱可逆壓縮到10py0,體系獲得10.00kJ的功.該氣體在300K及2py時(shí)的摩爾熵試求過程的、和. 解 因絕熱過程，所以 得 3-38體系如下圖所示，當(dāng)隔板抽去，然后再恒溫壓縮到終態(tài)，求整個(gè)過程的、和.設(shè)A和B皆為理想氣體.p2=2p1恒Tp1=p2A（g）T,p1,V B(g)T,p1,VA(g)+B(g)T,V,p2) 解 此過程先為理想氣體等溫等壓

5、混合，再恒溫可逆壓縮，由于整個(gè)過程溫度不變，所以 所以 由計(jì)算可知，在一定溫度下，理想氣體由純態(tài)變?yōu)榛旌蠎B(tài)時(shí)，若組分B的分壓pB與其單獨(dú)存在的壓力p相等時(shí)，則該組分在混合過程中的所有狀態(tài)函數(shù)值不變，其增量為零.418 分別計(jì)算下列的溶液的沸點(diǎn)比純?nèi)軇└叨嗌伲?（a）1.55 g磷溶于10 g二硫化碳所形成的溶液中，磷以P4的形式存在.二硫化碳的摩爾沸點(diǎn)升高常數(shù)為2.40. （b）在上述溶液中再加入1.27 g碘，并設(shè)碘與磷不起作用. （c）設(shè)全部碘均與磷化合形成P4I8. （d）設(shè)全部碘均與磷化合形成P2I4. （e）設(shè)全部碘均與磷化合形成PI2.解 （a） （b） （c） 4 ： 1 ： 1

6、 0.05 0.0125 0.0125 （d） 2 ： ： 1 0.05 0.0125 0.025 1 ： ： 1 0.05 0.0125 0.05 （e） 419 將含0.1 mol萘和0.9 mol苯的溶液冷卻到有若干苯固體析出.過濾掉固體苯，將所剩溶液熱至353.2 K，吃食苯的蒸氣壓為89.324 kPa.問開始時(shí)溶液冷卻到的最低溫度和析出固體苯的摩爾數(shù).已知苯的熔點(diǎn)278.7 K，沸點(diǎn)353.2 K，熔化熱，假定溶液時(shí)理想的. 解 ， 在353.2K，純苯，所以溶液 冷卻到的最低溫度，即時(shí)的凝固點(diǎn)，利用下式 求得 4-28 某水溶液含有非揮發(fā)性溶質(zhì)，在258.2K凝固.求該溶液（a）

7、 正常沸點(diǎn).（b） 在298.2K的蒸汽壓（此時(shí)純水）.（c） 若假定該溶液為理想溶液時(shí)，求298.2K時(shí)的滲透壓.一直273.2K冰的熔化熱為6028.3，373.2K水的汽化熱為40.62設(shè)二者不隨溫度變化. 解（a）從該溶液凝固點(diǎn)降低的數(shù)值可看出，該溶液不是稀釋溶液，因此不能應(yīng)用簡單的凝固點(diǎn)降低公式運(yùn)算.對(duì)于任意溶液凝固點(diǎn)降低定律： 所以由沸點(diǎn)升高定律（b） 所以（c）若假定溶液理想，則5-23已知的臨界溫度為304.3K，臨界壓力為73，三相點(diǎn)為216.6K， 5.11。畫出的相圖（如右圖），并請(qǐng)說明：（a） 在室溫常壓下迅速把儲(chǔ)有的鋼瓶的閥門打開，出來的處于什么狀態(tài)？（b） 緩慢吧閥

8、門打開，出來的處于什么狀態(tài)？（c） 估計(jì)在什么溫度壓力范圍能以液態(tài)出現(xiàn)？解 由題給出數(shù)據(jù)做相圖如右，并回答問題如下：（a）鋼瓶中只狀態(tài)為：298.2K，1處在OC線之D點(diǎn)，即氣液共存. 當(dāng)迅速打開閥門，壓力驟減至1，體系近似經(jīng)歷一絕熱降溫過程，有一部分直接轉(zhuǎn)化為。在相圖上即E點(diǎn)（，195.0K），實(shí)驗(yàn)室中干冰之制備根據(jù)這一原理.（b）當(dāng)緩慢打開閥門，體系經(jīng)歷一系列恒溫蒸發(fā)過程，當(dāng)流量不是很大時(shí)，出來的應(yīng)為低壓氣體.體系由D點(diǎn)F點(diǎn).（a） 以液態(tài)共存只條件： T 216.6304.3K P 511735-24 從下列事實(shí)粗略繪制出乙酸（HAC）的相圖，并指出各相區(qū)的狀態(tài). （a）乙酸在蒸汽壓等于

9、1313Pa是的熔點(diǎn)為289.8K.（b）固態(tài)的乙酸有兩種晶體，用固，固表示，他們的密度都比液態(tài)的大，而且固在低壓下比固更穩(wěn)定.（c）在2000及328.4K時(shí)，固、固和液態(tài)平衡共存.（d）固和固更穩(wěn)定.（e）乙酸的正常沸點(diǎn)為391.2K.解 做出相圖中的某些點(diǎn)與線，相圖自然形成.今將具體做法說明如下：A點(diǎn)：乙酸在蒸汽壓等于1213Pa是的熔點(diǎn)為289.8K，表明此為固、液、氣三相平衡共存的一個(gè)三相點(diǎn)，故在圖上標(biāo)出此點(diǎn).C點(diǎn)：在在2000及328.4K時(shí)，固、固和液態(tài)平衡共存，故也是一個(gè)三相點(diǎn).AC線：連接A、C兩點(diǎn)根據(jù)固在低壓下比固更穩(wěn)定.，故此線是固與液態(tài)亮相平衡共存.它的斜率>0，

10、這與克拉貝隆方程相符，因?yàn)楣套兂梢簯B(tài)時(shí)其，而且固的密度比液體的大則. CE線：由固的密度比液態(tài)的大，根據(jù)克拉貝隆方程>0，作斜率為正的CE線，乃是固與液態(tài)亮相平衡共存線. CD線：由固和固的轉(zhuǎn)變溫度隨，壓力的降低而下降大致作此線，它是固與固兩相平衡共存線。 AD線：由于固的蒸氣壓隨溫度下降而減小，作AD線表示固與氣體兩相平衡共存。 D點(diǎn)：CD與AD兩線交于D，代表固，固2與氣體三相平衡共存，是一個(gè)三相點(diǎn)。 DF線：根據(jù)固的蒸汽壓隨溫度下降而減小作出，它代表固與氣體兩相平衡共存。 AB線：用B點(diǎn)表示正常沸點(diǎn)，連接A.，B兩點(diǎn)得此線，它代表氣液兩相平衡共存。因此，可得HAc的-T相圖如左。關(guān)

11、于各相區(qū)的狀態(tài)，除了上面點(diǎn)與線所代表的三相區(qū)外，還有四個(gè)單相區(qū)：固，固，HAc(l),HAc(g),請(qǐng)參見相圖.5-26 對(duì)于下列各體系，求其組分?jǐn)?shù)及自由度。（a）(b) (c) 解 （a）物種數(shù) S=8，獨(dú)立化學(xué)反應(yīng)平衡式=4，即 電中性條件，也就是濃度限制條件（）為1，即因此 組分?jǐn)?shù)相數(shù)自由度5-39 指出下圖中各相區(qū)的相數(shù)、相態(tài)和自由度數(shù)。解： 相區(qū) 相數(shù) 相態(tài) 自由度數(shù)f 1 1 液相（1） 22 1 固液體a 23 2 a+1 14 2 A2B(s)+1 15 2 AB(s)+1 16 2 A2B(s)+a 17 2 A2B(s)+AB(s) 18 2 AB(s)+1 19 2 B(

12、s)+1 110 2 AB(s)+B(s) 111 2 A(s)+A2B(s) 1 5-40 指出銀-鉑體系等壓相圖（見下圖）中各相區(qū)的相數(shù)及自由度。解 Mg-Pb相圖中各相區(qū)的相數(shù)及自由度列于下表： 相區(qū) 相態(tài) 相數(shù) 自由度f=2-2+1=1A點(diǎn)以上 Mg(l) 1 f=1-1+1=1A點(diǎn)以下 Mg(s) 1 f=1-1+1=1B點(diǎn)以上 Pb(l) 1 f=1-1+1=1B點(diǎn)以下 Pb(s) 1 f=1-1+1=1C點(diǎn)以下 PbMg2(s) 1 f=1-1+1=1 1 溶液L 1 f=2-1+1=2 4 固溶液S 1 f=2-1+1=2A點(diǎn) Mg(l)+Mg(s) 2 f=1-2+1=0B點(diǎn) Pb(l)+ Pb(s) 2 f=1-2+1=0C點(diǎn) PbMg2(s)+PbMg2(l) 2 f=1-2+1=0 2 L+S 2 f=1-2+1=0 3 L+PbMg2(s) 2 f=2-2+1=1 5 S+ PbMg2(s) 2 f