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文檔簡(jiǎn)介
1、編輯ppt 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、相圖分析編輯ppt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。 編輯ppt 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,因如果加入的溶質(zhì)是揮發(fā)性
2、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。 編輯ppt 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。 jnPTiinVV,編輯ppt 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。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
3、衡常數(shù)是一個(gè)確定不變的常數(shù)” 編輯ppt 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。 mrGmrGmrG編輯ppt 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
4、。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。 編輯ppt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。 gsl2.2107 Pa647.2K編輯ppt 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 21210ln314. 870. 212
5、12ppppppdppRTVdpG編輯ppt 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。 AB編輯ppt 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
6、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 編輯ppt 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,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
7、,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編輯ppt 3、某固體物質(zhì)A在溫度T時(shí)于一密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
8、=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。編輯ppt 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(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
9、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)(0BGmfBB編輯ppt 5. 已知在25及1.01325105Pa下,反應(yīng)CO(g)+2H2(g)=CH3OH(g)的rHm=-0.54 kJmol-1,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 + 50
10、0221.12=80.39 kJmol-1 據(jù) 有 exp( )=3.8910-19 00ln KRTGmr0K500314. 880390編輯ppt 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)壓力降到多少時(shí),開始產(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??jī)上嗟奈镔|(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。編輯ppt三、綜合題 圖為Sb-Cd的溫度一組成圖,(1)標(biāo)明各區(qū)域相;(2)確
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