多組分體系熱力學(xué)習(xí)題課

1第三章溶液——多組分體系熱力學(xué)

一、偏摩爾量：

單組分系統(tǒng)的容量（廣度）性質(zhì)具有加和性。在多組分系統(tǒng)中，每個(gè)熱力學(xué)函數(shù)的變量就不止兩個(gè)，還與組成系統(tǒng)各物的物質(zhì)的量有關(guān)。Z=Z(T、P、n)21、偏摩爾量ZB的定義為：偏摩爾量的物理意義：注意：容量性質(zhì)才有，本身是強(qiáng)度性質(zhì)等T、P

某組分、不是體系的32、偏摩爾量的基本公式

說(shuō)明系統(tǒng)的總的容量性質(zhì)等于各組分偏摩爾量的加和。說(shuō)明系統(tǒng)偏摩爾量之間是具有一定聯(lián)系的。4二、化學(xué)勢(shì)1、化學(xué)勢(shì)的定義：保持熱力學(xué)函數(shù)的特征變量和除B以外其他組分不變，某熱力學(xué)函數(shù)隨物質(zhì)的量的變化率稱(chēng)為化學(xué)勢(shì)。5多組分系統(tǒng)的熱力學(xué)基本公式應(yīng)表示為：在多組分系統(tǒng)中，每個(gè)熱力學(xué)函數(shù)的變量不止兩個(gè)，還與組成系統(tǒng)各物的物質(zhì)的量有關(guān)，所以要在基本公式中增加組成這個(gè)變量。6通常實(shí)驗(yàn)都是在等溫、等壓下進(jìn)行，所以如不特別指明，化學(xué)勢(shì)就是指偏摩爾Gibbs自由能。2、化學(xué)勢(shì)的應(yīng)用

相變化：自發(fā)變化的方向是組分B從化學(xué)勢(shì)高的β相轉(zhuǎn)移到化學(xué)勢(shì)較低的α相。化學(xué)變化:反應(yīng)物化學(xué)勢(shì)之和大于產(chǎn)物化學(xué)勢(shì)之和反應(yīng)方向：反應(yīng)物向產(chǎn)物方向進(jìn)行73、化學(xué)勢(shì)與T、P的關(guān)系8多組分系統(tǒng)的組成表示法4、B的質(zhì)量分?jǐn)?shù)2、B的濃度又稱(chēng)為B的物質(zhì)的量濃度1、B的摩爾分?jǐn)?shù)氣態(tài)混合物中摩爾分?jǐn)?shù)常用表示。3、溶質(zhì)B的質(zhì)量摩爾濃度mB9氣體混合物中各組分的化學(xué)勢(shì)理想氣體的化學(xué)勢(shì)：

理想氣體混合物的化學(xué)勢(shì)： 是純氣體B在指定T，p時(shí)的化學(xué)勢(shì)，不是標(biāo)準(zhǔn)態(tài)。道爾頓分壓定律：10非理想氣體的化學(xué)勢(shì)——逸度的概念逸度因子可以分別用如下方法求得：1.圖解法；2.對(duì)比狀態(tài)法；11三、稀溶液中的兩個(gè)經(jīng)驗(yàn)定律1、Raoult定律（Raoult’sLaw）2、Henry定律（Henry’sLaw）12理想液態(tài)混合物理想液態(tài)混合物中任一組分的化學(xué)勢(shì)理想液態(tài)混合物的通性13理想稀溶液中任一組分的化學(xué)勢(shì)理想稀溶液的定義溶劑的化學(xué)勢(shì)溶質(zhì)的化學(xué)勢(shì)14稀溶液的依數(shù)性1.凝固點(diǎn)降低2.沸點(diǎn)升高3.滲透壓15活度與活度因子非理想液態(tài)混合物中各組分的化學(xué)勢(shì)——活度的概念對(duì)于理想的液態(tài)混合物，任一組分B的化學(xué)勢(shì)為對(duì)于非理想的液態(tài)混合物，Lewis提出了活度的概念則化學(xué)勢(shì)表示式為：16非理想稀溶液171、2molA物質(zhì)和3molB物質(zhì)在等溫等壓下混合形成理想液體混合物,該系統(tǒng)中A和B的偏摩爾體積分別為1.79×10-5m3?mol-1,2.15×10-5m3?mol-1,則混合物的總體積為：()(A)9.67×10-5m3(B)9.85×10-5m3

(C)1.003×10-4m3(D)8.95×10-5m3

[答](C)

2、恒溫恒壓下，在A和B組成的均相體系中，當(dāng)A的偏摩爾體積隨濃度的改變而增加時(shí)，則相應(yīng)的B的偏摩爾體積隨濃度的改變一定將是：()（A）增加（B）減少（C）不變（D）不確定[答]（B）3、設(shè)N2和O2皆為理想氣體。它們的溫度、壓力相同,均為298K，p$,則這兩種氣體的化學(xué)勢(shì)應(yīng)該：()(A)相等(B)不一定相等(C)與物質(zhì)的量有關(guān)(D)不可比較

[答](D)184、今有298K,p$的N2[狀態(tài)Ⅰ]和323K,p$的N2[狀態(tài)Ⅱ]各一瓶,問(wèn)哪瓶N2的化學(xué)勢(shì)大?()

(A)μ(Ⅰ)>μ(Ⅱ)(B)μ(Ⅰ)<μ(Ⅱ)(C)μ(Ⅰ)=μ(Ⅱ)(D)不可比較

[答](A)5、溫度為273K，壓力為1×106Pa下液態(tài)水和固態(tài)水的化學(xué)勢(shì)μ（l）和μ（s）之間的關(guān)系為μ（l）

μ（s）。（＞，=，＜）

[答]＜6、在某溫度下，當(dāng)B溶解于A中形成溶液時(shí)，若純B的摩爾體積大于溶液中B的偏摩爾體積時(shí)，(設(shè)B的偏摩爾體積大于零),若增加壓力則B在A中的溶解度將：()

（A）增大（B）減?。–）不變（D）不確定

[答]（A）197、在400K時(shí)，液體A的蒸氣壓為4×104Pa，液體B的蒸氣壓為6×104Pa，兩者組成理想液體混合物，平衡時(shí)溶液中A的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)為0.6，則氣相中B的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)為：()(A)0.60(B)0.50(C)0.40(D)0.31

[答](B)8、在298K時(shí)，A和B兩種氣體單獨(dú)在某一溶劑中溶解，遵守亨利定律，亨利常數(shù)分別為kA和kB，且知kA>kB，則當(dāng)A和B壓力（平衡時(shí)）相同時(shí)，在一定量的該溶劑中所溶解的關(guān)系為：()(A)A的量大于B的量(B)A的量小于B的量(C)A的量等于B的量(D)A的量與B的量無(wú)法比較[答](B)2010、(1)冬季建筑施工中，為了保證施工質(zhì)量，常在澆注混凝土?xí)r加入少量鹽類(lèi)，其主要作用是？()(A)增加混凝土的強(qiáng)度(B)防止建筑物被腐蝕(C)降低混凝土的固化溫度(D)吸收混凝土中的水份(2)為達(dá)到上述目的，選用下列幾種鹽中的哪一種比較理想？()(A)NaCl(B)NH4Cl(C)CaCl2(D)KCl[答](1)C(2)C

9、兩只燒杯各有1kg水，向A杯中加入0.01mol蔗糖，向B杯內(nèi)溶入0.01molNaCl，兩只燒杯按同樣速度冷卻降溫，則有：()(A)A杯先結(jié)冰(B)B杯先結(jié)冰(C)兩杯同時(shí)結(jié)冰(D)不能預(yù)測(cè)其結(jié)冰的先后次序[答](A)2111、有一稀溶液濃度為m，沸點(diǎn)升高值為ΔTb，凝固點(diǎn)下降值為ΔTf，則：()(A)ΔTf>ΔTb(B)ΔTf=ΔTb(C)ΔTf<ΔTb(D)不確定

[答](A)

12、在恒溫抽空的玻璃罩中封入兩杯液面相同的糖水(A)和純水(B)。經(jīng)歷若干時(shí)間后，兩杯液面的高度將是：()(A)A杯高于B杯(B)A杯等于B杯(C)A杯低于B杯(D)視溫度而定[答](A)13、(1)溶液的化學(xué)勢(shì)等于溶液中各組分的化學(xué)勢(shì)之和(2)對(duì)于純組分，則化學(xué)勢(shì)等于其Gibbs自由能(3)理想溶液各組分在其全部濃度范圍內(nèi)服從Henry定律(4)理想溶液各組分在其全部濃度范圍內(nèi)服從Raoult定律上述諸說(shuō)法正確的是：()(A)(1)，(2)(B)(2)，(3)(C)(2)，(4)(D)(3)，(4)[答](D)2215、根據(jù)理想稀溶液中溶質(zhì)和溶劑的化學(xué)勢(shì)公式：μB=μB*(T,p)+RTlnxB，μA=μA*(T,p)+RTlnxA

下面敘述中不正確的是：()(A)μA*(T,p)是純?nèi)軇┰谒嶵,p時(shí)的化學(xué)勢(shì)(B)μB*(T,p)是xB=1，且仍服從亨利定律的假想狀態(tài)的化學(xué)勢(shì)，而不是純?nèi)苜|(zhì)的化學(xué)勢(shì)(C)當(dāng)溶質(zhì)的濃度用不同方法（如xB,mB,cB）表示時(shí)，μB*(T,p)不同，但μB不變(D)μA*(T,p)只與T,p及溶劑的性質(zhì)有關(guān),μB*(T,p)只與T,p及溶質(zhì)的性質(zhì)有關(guān)

[答](D)14、當(dāng)溶液中組分采用不同標(biāo)準(zhǔn)態(tài)時(shí)，其化學(xué)勢(shì)的值

，活度值

，活度系數(shù)值

。(填相同和不同)[答]相同；不同；不同

2316、298K,p$下，1mol甲苯與1mol苯混合形成理想溶液，混合過(guò)程的ΔmixH=_____，ΔmixS=_________。[答]ΔmixH=0ΔmixS=-2Rln0.5=11.53J·K-1

17、在300K時(shí)，從大量等物質(zhì)的量的C2H4Br2和C3H6Br2理想液體混合物中分離出1mol純C2H4Br2所需作的最小功為_(kāi)_____。[答]Wf=ΔG=nB(μ*B-μB)=-nBRTlnxB

=-1mol×8.314J·K-1·mol-1×300Kln(1/2)=1728.85J

18、燒杯A中裝有10g0℃的水；燒杯B中裝有10g0℃的冰水混合物(水5g,冰5g)，用滴管分別向兩燒杯中各滴入數(shù)滴濃H2SO4，則兩燒杯中的溫度將如何變化？(假設(shè)無(wú)其他熱損失)[答]A杯中溫度升高；B杯中溫度降低。24

19、液體A和B形成理想溶液。現(xiàn)有一含A的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)為0.4的蒸氣相，放在一個(gè)帶活塞的氣缸內(nèi)，恒溫下將蒸氣慢慢壓縮。已知和分別為0.4×101.325kPa和1.2×101.325kPa，請(qǐng)計(jì)算：（1）當(dāng)液體開(kāi)始凝聚出來(lái)時(shí)的蒸氣總壓；（2）該溶液在正常沸點(diǎn)Tb時(shí)的組成。（2）正常沸點(diǎn)時(shí)

[答](1)液相剛凝聚時(shí)，呈現(xiàn)兩相平衡

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20、在85℃,101.3kPa時(shí)，甲苯(A)和苯(B)組成的液態(tài)混合物達(dá)沸騰。試計(jì)算該理想液態(tài)混合物的液相及氣相的組成。已知苯的正常沸點(diǎn)為80.10℃，甲苯在85.00℃時(shí)的蒸氣壓為46.00kPa。

[答]（1）楚頓規(guī)則：

解得：

（2）

解得：2621、某油田向油井注水,對(duì)水質(zhì)要求之一是含氧量不超過(guò)1×10-3kg?m-3,若河水溫度為293K,空氣中含氧21%,293K時(shí)氧氣在水中溶解的亨利常數(shù)為4.063×109Pa。問(wèn)293K時(shí)用這種河水作為油井用水,水質(zhì)是否合格?[答]亨利定律：在1m3水中，河水中：9.31