大學(xué)物理化學(xué)4-多組分體系熱力學(xué)課后習(xí)題及答案

1、多組分體系熱力學(xué)課后習(xí)題、是非題下述各題中的說(shuō)法是否正確？正確的在題后括號(hào)內(nèi)畫(huà)“”，錯(cuò)的畫(huà)1 .組組分理想液態(tài)混合物的總蒸氣壓大于任一純組分的蒸氣壓。（）2 .理想混合氣體中任意組分B的逸度pB就等于其分壓力PB。（）3 .因?yàn)槿苋肓巳苜|(zhì)，故溶液的凝固點(diǎn)一定低于純?nèi)軇┑哪厅c(diǎn)。（）4 .溶劑中溶入揮發(fā)性溶質(zhì)，肯定會(huì)引起溶液的蒸氣壓升高。（）5 .理想溶液中的溶劑遵從亨利定律；溶質(zhì)遵從拉烏爾定律。（）6 .理想液態(tài)混合物與其蒸氣達(dá)成氣、液兩相平衡時(shí)，氣相總壓力P與液相組成XB呈線性關(guān)系。（）7 .如同理想氣體一樣，理想液態(tài)混合物中分子間沒(méi)有相互作用力。（）8 . 一定溫度下，微溶氣體在水中的溶解

2、度與其平衡氣相分壓成正比（）9 .化學(xué)勢(shì)是一廣度量。（）10 .只有廣度性質(zhì)才有偏摩爾量（）11 . U是偏摩爾熱力學(xué)能，不是化學(xué)勢(shì)。（）nB s,v,n（c,c B）二、選擇題選擇正確答案的編號(hào)，填在各題題后的括號(hào)內(nèi)1 .在“、3兩相中都含有A和B兩種物質(zhì)，當(dāng)達(dá)到相平衡時(shí)，下列三種情況正確的是：（）。（A） A B ；（B） A A ；（C） A B °2 .理想液態(tài)混合物的混合性質(zhì)是：（）。（A）AmixV=0, AmixH = 0, AmixS> 0, A mixG V 0；（B） AmixV<0, AmixHV0, AmixSV 0, AmixG=0；（C） A

3、mixV > 0 , A mixH > 0 , A mixS= 0, A mixG = 0；（D） A mixV > 0 , A mixH > 0 , A mixSV 0, A mixG > 0。*3 .稀溶放的凝固點(diǎn)Tf與純?nèi)軇┑哪厅c(diǎn)Tf比較，Tf <Tf的條件是：（）。（A）溶質(zhì)必需是揮發(fā)性的；（B）析出的固相一定是固溶體；（C）析出的固相是純?nèi)軇?；（D）析出的固相是純?nèi)苜|(zhì)。4 .若使CO2在水中的溶解度為最大，應(yīng)選擇的條件是：（）。（A）高溫高壓；（B）低溫高壓；（C）低溫低壓；（D）高溫低壓。5. 25c時(shí),CH4在H2O(l)和C6H6(1)中的

4、亨利系數(shù)分別為 4.18X 109Pa和57X 106Pa,則 在相同的平衡氣相分壓 p (CH4)下，CH4在水中與在苯中的平衡組成：()。(A) x (CH4,水)x (CH4,苯)；(B) x (CH4,水)v x (CH4,苯)；(C) x (CH4,水)=x (CH4,苯)。三、填空題將正確的答案填在題中畫(huà)有“ ”處或表格中1. 氧氣和乙快氣溶于水中的亨利系數(shù)分別是7. 20X 107Pa kg mo和133X108Pa- kg mol 由亨利定律系數(shù)可知，在相同條件下，.在水中的溶解度大于 _.在水中的溶解度。2. 某理想稀溶液的溫度為 T,壓力為p ,溶劑A的摩爾分?jǐn)?shù)為xa,則組

5、分A的化 學(xué)勢(shì)表達(dá)式為：A =。3. 寫(xiě)出理想液態(tài)混合物任意組分的化學(xué)勢(shì)表達(dá)式：B=。4. 在一定的溫度和壓力下某物質(zhì)液氣兩相達(dá)到平衡，則兩相的化學(xué)勢(shì)B (l)與B (g)；若維持壓力一定，升高溫度，則 B (l)與B (g)都隨之 ；但B比B (g),這是因?yàn)椤Ｋ?、?jì)算題習(xí)題1試比較和論證下列四種狀態(tài)純水的化學(xué)勢(shì)大小順序：(1) 373.15K, 101325Pa液態(tài)水的化學(xué)勢(shì)1；(2) 373.15K, 101325Pa水蒸氣的化學(xué)勢(shì) 2；(3) 373.15K, 202650Pa液態(tài)水的化學(xué)勢(shì) 3；(4) 373.15K, 202650Pa水蒸氣的化學(xué)勢(shì) 4。習(xí)題2100c 時(shí)，純 CC

6、l4 及純 SnCl4 的蒸氣壓分別為 1.933X 105Pa及 0.666X 105Pa。 這兩種液體可組成理想液態(tài)混合物。假定以某種配比混合成的這種液態(tài)混合物， 在外壓力為1.013X 105Pa的條件下，加熱到100c時(shí)開(kāi)始沸騰。計(jì)算：(1)沸騰時(shí)該液態(tài)混合物的液相組成；(2)該液態(tài)混合物開(kāi)始沸騰時(shí)的第一個(gè)氣泡的組成。習(xí)題3已知101.325kPa下，純苯(A)的標(biāo)準(zhǔn)沸點(diǎn)和蒸發(fā)始分別為 353.3K和 30726J mol 1,純甲苯(B)的標(biāo)準(zhǔn)沸點(diǎn)和蒸發(fā)始分別為 383.7K和31999J mol 1。 苯和甲苯形成理想液態(tài)混合物，若有該種液態(tài)混合物在 101.325kPa, 373

7、.1K沸 騰，計(jì)算混合物的液相組成。習(xí)題420c時(shí)，當(dāng)HCl的分壓力為1.013X 105Pa ,它在苯中的平衡組成(以摩爾分?jǐn)?shù)表示)為0.0425。若20c時(shí)純苯的蒸氣壓為0.100X 105Pa，問(wèn)苯與HCl的總壓力為1.013義105Pa時(shí)，100 g苯中至多可以溶解 HCl多少克？(已知HCl的Mr = 36.46 , C6H6 的 Mr = 78.11。)習(xí)題5組分A和組分B形成理想液態(tài)混合物，已知330K時(shí)純組分A的飽和蒸氣壓pA =67.89kPa,組分A的摩爾蒸發(fā)始 vapHm=5954J - mol 1 ,純組分B的飽和蒸氣壓pB=24.32kPa,組分B的摩爾蒸發(fā)始 vap

8、Hm=8303J- mol 1 ,試求：(1)在330K時(shí)，與xa=0.25的混合物成平衡的蒸氣組成及蒸氣總壓力p；(2)將上述氣相于總壓力不變時(shí)，冷卻到 310K,并達(dá)到平衡，試求該條件 下平衡蒸氣組成及平衡液相組成；習(xí)題6在330.3 K,丙酮(A)和甲醇的液態(tài)混合物在101325 Pa下平衡，平衡組成為 *放相xa = 0.400,氣相yA = 0.519。已知330.3 K純組分的蒸氣壓力Pa = 104791 Pa,* . . .、,.，一 - .Pb = 73460 Pa試說(shuō)明該液態(tài)混合物是否為理想液態(tài)混合物，為什么？若不是理想液態(tài)混合物，計(jì)算各組分的活度和活度因子。(均以純液態(tài)為

9、標(biāo)準(zhǔn)態(tài))多組分體系熱力學(xué)課后習(xí)題答案一、是非題I .()； 2();3. (); 4. ();5.();6 ()7. ()；8. (); 9. ();10.();II .()；二、選擇題1 .( B )； 2.( A );3.( C );4.( B );5. ( B );三、填空題1. 氧氣乙煥氣x,a (l,T) RTlnxA3.B (l, T) RTlnxB4. 相等; 減小; 減小得慢;(喂p Sb*Sm,B ；m Sm,B Sm,B(g) °四、計(jì)算題習(xí)題1題解:在水的正常沸點(diǎn)時(shí)1= 2;在溫度為 373.15K 及 202 650 Pa下4> 3。一 *因?yàn)?(-斤V

10、m 0P所以3> 14 2故4> 3> 2= 1。導(dǎo)引:化學(xué)勢(shì)作為判據(jù)應(yīng)用于相變化過(guò)程，若兩相平衡，則兩相的化學(xué)勢(shì) 必然相等，若兩相未建立平衡，則物質(zhì)必由化學(xué)勢(shì)高的一相自發(fā)地向化學(xué)勢(shì)低的 一相轉(zhuǎn)移，由此可推斷四種狀態(tài)的純水，具化學(xué)勢(shì)的相對(duì)大小。習(xí)題2 *L*題解:分別以 A 和 B 代表 CCl4和 SnCl4,則 Pa =1.933X 105Pa； Pb =0.666 x 105Pa* 、(D P=Pa+ ( Pb Pa) xbXBppA1.013105Pa 1.933105Pa *R550.726pBpA0.666105Pa-1.933105Pa(2 )開(kāi)始沸騰時(shí)第一個(gè)氣

11、泡的組成，即上述溶液的平衡氣相組成，設(shè)為yB,則*yB P = pB =XB pByB*Xb PbP0.726 0.666 105Pa1.013 105Pa0.477yA=1 yB=0.523導(dǎo)引:理想液態(tài)混合物任一組分都遵守拉烏爾定律。習(xí)題3題解:在373.1K苯的飽和蒸氣壓為Pa,2 ,則*吐)30726( 1353.3)0.5551Pa,2=1.7422X Pa,1 1.7422p' =176.525kPa一 *,在373.1K甲苯的飽和蒸氣壓為Pb,2 ，則*Pb,23199911ln( )()0.2850Pb8.314 373.1 383.7*Pb,2=0.7520X p =

12、76.198kPa在液態(tài)混合物沸騰時(shí)（101.325kPa下):P=pA,2XA+ Pb,21 1 XA)XaPA ,2*PB,2*PB,2101.325 76.198 0.250176.525 76.198xb=0.750導(dǎo)引:該題需先由克勞休斯 在373.1K的飽和蒸氣壓。-克拉佩龍方程求出純苯（A）、純甲苯（B）習(xí)題4題解:按理想稀溶液處理：p(HCl) = kx(HCl) _5 _kx = p = 1.013 10 Pa = 23.84X 105Pax(HCl)0.0425p = p(HCl) + p(苯)=kxx(HCl) + p*(苯)1 x(HCl) = p*(苯)+ kxp*(

13、苯)x(HCl)貝U x(HCl)=P P*(苯)kx p*(苯)'pA,18.314 '373.1551.013 10 Pa-0.100 10 Pa=523.84 10 Pa 0.100 10 Pan(HCl)=0.0385100gn(HCl)()78.11 g mol=0.0385x (HCl) =n(HCl)=n(HCl) n(苯)解得：n(HCl) = 0.0513 mol 1則 m(HCl) = n(HCl) M(HCl) = 0.0513 mol x 36.46 g - mol 1 =1.87 g導(dǎo)引:理想稀溶液中溶劑遵守拉烏爾定律，溶質(zhì)遵守亨利定律。習(xí)題5題解:(

14、1) p=paXA+pbXB=67.89X0.25+24.32X ( 1-0.25) kPa=35.21kPayA= pa /p=67.89X 0.25/35.21=0.482yB=0.518(2)設(shè)310K時(shí)，組分A和B的飽和蒸氣壓分別為pA,2 , pB,25954(330 310)8.314 330 310./ * , *、vap H m (A) / 11、ln ( pA,2 / pA,1 ) = ( -) =RT2T1= -0.14*,*、ln ( Pb,2 / Pb,i )vapHm(B)118303 ,330 310、(一 一)=()RT2 T18.314 330 310=0.195解得，pA,2 =59.02kPapB,2 =20.05kPa*一 *p= Pa,2 XA, 2+ Pb,2XB, 2XA, 2=P*PA,2*pB,2*PB,235.21 20.0559.02 20.050.389*,59.02 0.389xb , 2=0.611yA2 = Pa2 xa , 2/p=35.21y4 =0.652yB,2 = 0.348習(xí)題6題解:pyA = (101325 Pax 0.519) = 52588 Pa*pA xa = 104791 Pax 0.4