物理化學(xué)課件及考試習(xí)題 試卷 答案(多組分系統(tǒng)熱力學(xué)、化學(xué)平衡、相平衡)[教學(xué)內(nèi)容]

1、 物理化學(xué)物理化學(xué) 第二次習(xí)題課第二次習(xí)題課 （多組分系統(tǒng)熱力學(xué)、化學(xué)平衡、相平衡） 一、簡(jiǎn)答題一、簡(jiǎn)答題 二、計(jì)算題二、計(jì)算題 三、相圖分析三、相圖分析 1優(yōu)學(xué)課堂 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。 2優(yōu)學(xué)課堂 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

2、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。 3優(yōu)學(xué)課堂 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，1mol i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。 j nPT i i n V V , 4優(yōu)學(xué)課堂 4、“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。

3、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)” 5優(yōu)學(xué)課堂 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 / )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 / )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 /)T,P等于零，反應(yīng)達(dá)到平衡。 mrG mrG mrG 6優(yōu)學(xué)課堂 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

4、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。 7優(yōu)學(xué)課堂 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)2.2107Pa， 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。 g s l 2.2107 Pa 647.2K 8優(yōu)學(xué)課堂 8. 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。 270K過(guò)冷水

5、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 2 1 2 1 0ln314. 870. 2 1 2 12 p p p p p p dp p RT VdpG 9優(yōu)學(xué)課堂 9. 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。 A B 10優(yōu)學(xué)課堂 二、計(jì)算題二、計(jì)算題 1、60時(shí)乙醇A.和甲醇B.的蒸氣壓分別為4.70104Pa和 8.33104Pa。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

6、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=0.59 pA=pA*xA=4.701040.41=1.927104Pa pB=pB*xB=8.331040.59=4.915104Pa p=pA+pB=6.842104Pa yA=pA/p=1.927104/(6.842104)=0.282， yB=0.718 11優(yōu)學(xué)課堂 2.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47.10 kPa。若某組成的該液態(tài)混合物

7、，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(1X)=101.3 解之，X=0.274，即X(己烷)=0.274； X(辛烷)=0.726 蒸氣壓 p(己烷)=245.00.274=67.1 kPa p(辛烷)=47.100.726=34.1 kPa 氣相組成y(己烷)= p(己烷)/p=67.1/101.3=0.662 y(辛烷)= p(辛烷)/ p=34.1/101.3=0.338 12優(yōu)學(xué)課堂 3、某固體物質(zhì)A在溫度T時(shí)于一密

8、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)30.032 (pD)3=0.008 pD=0.2kPa p=pD + pG = 0.6kPa 根據(jù)分解壓力的定義， 0.6kPa的A(s) 分解壓力。 13優(yōu)學(xué)課堂 4.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1.01325105Pa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

9、(g)和Ag2S(s)的標(biāo)準(zhǔn)摩爾生成吉布斯函數(shù)分別為3.56kJmol-1 和40.26kJmol-1。 解：反應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)摩爾吉布斯函數(shù)變化為： rGm = 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： rGm =7.31kJmol-1 根據(jù)化學(xué)反應(yīng)的等溫方程式：rGm=rGm +RTlnJP 由題給條件有：JP=pH2pH2S=1 故有：rGm=rGm0 故能發(fā)生反應(yīng),即銀會(huì)受到H2S(g)的腐蝕 )( 0 BGm f B B 14優(yōu)學(xué)課堂 5. 已知在25及1.01325105Pa下，反 應(yīng)CO(g)+2H2(g)=CH3OH(g)的rHm=-0.54 kJmol-1

10、，rSm =-221.12JK-1mol-1，設(shè) rHm不隨溫度變化，試求500K時(shí)的K。 解：據(jù)題意知rHm不隨溫度變化 則 rGm=rHm(298)-T2rSm(298) =-90.54103 + 500221.12=80.39 kJmol-1 據(jù) 有 exp( )=3.8910-19 00 ln KRTGm r 0 K 500314. 8 80390 15優(yōu)學(xué)課堂 P229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

11、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92.00 kPa時(shí)，系統(tǒng)內(nèi)氣液兩相平衡，兩相的組成如何？ 兩相的物質(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。 16優(yōu)學(xué)課堂 三、綜合題 圖為Sb-Cd的溫