第3章_溶液的热力学性质计算

1化工热力学标准化作业三课程名称：化工热力学课程编号：01033080适用专业：化工工艺、应用化学课程章次：4、溶液的热力学性质共7页专业班级：姓名：学号：评分：均相混合物的热力学性质计算方法有二：一是将混合物作为均相封闭系统(即定组成混合物)；二是将混合物看作是均相敞开系统(即变组成混合物)。这两种方法本质上是一样的，所得结果是也应是等同的，但在实际使用中有所不同，前者依据的模型是状态方程(EOS)，用于气、液相时表达了混合物性质随着温度、压力和组成的变化；后者采用的模型为液相溶液模型，表达液相在等温、等压下混合物性质与组成的变化关系。非均相系统由两个或两个以上的均相系统组成，在达到相平衡状态之前，每个相都是均相敞开系统，通过相之间的物质和能量传递，使系统达到平衡。均相敞开系统的热力学关系，不仅描述了系统性质随状态、组成变化，而且也是研究相平衡热力学的基础。1本章学习要求本章要求学生掌握均相敞开系统的热力学基本方程、偏摩尔量和化学位基本概念、偏摩尔量与总量或摩尔量的关系、Gibbs-Duhem方程及其应用、溶液混合性质的变化和计算方法、理想溶液、过量函数与活度的概念及活度系数模型等。2重点与难点(1)敞开系统的热力学基本方程(2)化学位与偏摩尔量(3)Gibbs-Duhem方程(4)混合物中组分的逸度和逸度系数(5)理想溶液(6)溶液的过量性质、活度与活度系数一、是否题（正确划√号，错误划×号，并写清正确与错误的原因）1、偏摩尔体积的定义可表示为ixpTiinpTiixVnnVV}{,,}{,,)()(。答：2、对于理想溶液，所有的混合过程性质变化均为零。答：3、对于理想溶液所有的超额性质均为零。答：4、系统混合过程的性质变化与该系统相应的超额性质是相同的。答：装订线25、理想气体有f=p，而理想溶液有iiˆ。答：6、温度和压力相同的两种理想气体混合后，则温度和压力不变，总体积为原来两气体体积之和，总内能为原两气体热力学能之和，总熵为原来两气体熵之和。答：7、因为GE（或活度系数）模型是温度和组成的函数，故理论上i与压力无关。答：8、纯流体的汽液平衡准则为lvff。答：9、混合物系统达到汽液平衡时，总是有lvffˆˆ，lvff，liviff。答：10、理想溶液一定符合Lewis-Randall规则和Henry规则。4-10、理想溶液一定符合Lewis-Randall规则和Henry规则。答：11、符合Lewis-Randall规则的溶液称为理想稀溶液。答：12、符合Henry规则的溶液称为理想溶液。答：二、填空题1、已知某二元系统的212121211221AxAxAAxxRTGE则对称归一化的活度系数1ln是____________。2、由混合物的逸度的表达式iigiifRTGGˆln知，igiG的状态为系统温度、p=_____的纯组分i的理想气体状态。3、常温、常压下二元液相系统的溶剂组分的活度系数为32221lnxx（α，β是常数），则溶质组分的活度系数表达式是2ln_________________。4*、偏摩尔性质的定义式为___________，其含义为_____________________________。5、若溶液性质(M)为lnf，则其偏摩尔性质(iM)为______，二者间的关系式)(iiMxM为_______________________。6、若溶液性质(M)为lnΦ，则其偏摩尔性质(iM)为______，二者间的关系式)(iiMxM为_______________________。7、若溶液性质(M)为GE/RT，则其偏摩尔性质(iM)为______，二者间的关系式)(iiMxM为_______________________。8、超额性质的定义是___________________________________。9、当M=V，U，H，Cv，Cp时，△Mig=_____。10、当M=S时，△Mig=_________________。311、当M=A，G时，△Mig=_________________。12、在温度、压力一定时，二元混合物的偏摩尔性质可以用摩尔性质来表达，分别是1M=_________________；2M=_________________。三、计算题1、298.15K，若干NaCl（B）溶解于1kg水（A）中形成的溶液的总体积的关系为Vt=1001.38+16.625nB+1.773nB3/2+0.119nB2(cm3)。求nB=0.5mol时，水和NaCl的偏摩尔体积BAVV,。解：2、常压下的三元气体混合物的32312115.03.02.0lnyyyyyy，求等摩尔混合物的321ˆ,ˆ,ˆfff。解：43、三元混合物的各组分的摩尔分数分别为0.25，0.3和0.45，在6.585MPa和348K下的各组分的逸度系数分别是0.72，0.65和0.91，求混合物的逸度。解：4、采用合适的方法和合理的假设计算下列甲醇(1)－水(2)系统的组分逸度（a）p=10325Pa，T=81.48℃，y1=0.582的汽相；（b）p=10325Pa，T=81.48℃，x1=0.2的液相。已知Antoine方程lnps=A－B/(C+T)，甲醇的常数为A=9.4138，B=3477.90，C=－40.53；水的常数为A=9.3876，B=3826.36，C=－45.47。液相符合Wilson方程，其模型参数是Λ12=0.43738，Λ21=1.11598。解：55、采用合适的方法和合理的假设计算p=16.39kPa，T=308.15K时下列甲醇(1)－水(2)系统的组分逸度（a）y1=0.7559的气体混合物；（b）x1=0.3603的液体混合物。已知Antoine方程lnps=A－B/(C+T)，甲醇的常数为A=9.4138，B=3477.90，C=－40.53；水的常数为A=9.3876，B=3826.36，C=－45.47。液相符合Wilson方程，其模型参数是Λ12=0.43738，Λ21=1.11598。解：6、已知环己烷(1)-苯(2)系统在40℃时的超额吉氏函数是GE/RT=0.458x1x2和p1s=24.6，p2s=24.3kPa，求γ1，γ2，lf1ˆ，lf2ˆ。解：67、在T、P为常数时，曾有人推荐用下面一对方程来表示二元系偏摩尔体积数据：21111VVa(ba)xbx22222VVa(ba)xbx式中：a、b只是温度和压力的函数，试问从热力学角度考虑，上述方程是否合理？解：8、在293.2K，0.1013MPa时，乙醇(1)-水(2)所形成的溶液，其体积可以用下式表示：将乙醇和水的偏摩尔体积表示为浓度x2的函数，纯乙醇，纯水的摩尔体积和无限稀释下两者的体积。解：423222245.2377.5898.4246.3236.58xxxxV21,VV79、某二元溶液的过量Gibbs函数模型为GE/RT=Ax1x2,其中A仅为温度的函数，试求(1)基于Lewis－Randall规则的活度系数模型；(2)溶液的组分逸度模型；(3)lnfL模型。解：