物理化学上册习题解答

《物理化学1》测验题(二)解答一、填空（36分，每空2分）1.既是偏摩尔量又是化学势的表达式为：。)BZ(Z,,BmB,npTnZZZ——广度性质zzzzn,p,Tn,V,Tn,p,Sn,V,SnGnAnHnUBBBBBznpTnGG,,BmB,B2.一定压力下，化学势随温度的升高而。减小mB,BSTn,pmB,BVpn,TBmB,0,T,S一般，3.50℃时，液体A的饱和蒸汽压是液体B的饱和蒸汽压的3倍。A、B两液体形成理想溶液，气液平衡时，液相中A的摩尔分数为0.5，则在气相中B的摩尔分数为。0.255.0;3A*B*Axpp*B*BA*AA5.15.03ppxpp*BA*BB*BB5.0)1(pxpxpp*BBA2pppp25.02/5.0/*B*BBBppppy4.273K，pθ下，将一小块冰放入10%的糖水中，会自动发生,这是因为。冰自发熔化为水)()(,0ln,1ln)(ln)()(OHOHOHOHOHθOHOH2222222水糖水；水水糖水xRTxxRTxRT)()(OH2冰糖水即定温、定压，W'=0的条件下，物质总是自发地从化学势高的相向化学势低的相迁移。βBαB)()();()()()(,273OHOHOHOH2222冰糖水水糖水水冰，下：水与冰为两相平衡pK5.把0.785g硝基苯（Mr=123.11）溶于25g萘（Mr=128.17）中，形成的溶液其凝固点下降1.77K。纯萘的凝固点是353.0K。萘的摩尔凝固点降低系数Kf=；萘的摩尔熔化焓ΔfusHm=。6.94Kkgmol-119.1kJmol-1解：ΔTf=KfmB11025.011.123/785.0Bkgmol255.0kgmolm11BfmolkgK94.6kgmol255.0/K77.1/mTKf1fmolkgK94.6fusA2mfHMRTK1fusmolkJ1.19fA2KMRTmfH6.在300K下，某组成为xB=0.72的溶液上方B的蒸汽压是纯B的饱和蒸汽压的60%，那么B的活度是；B的活度因子是；同温度下从此溶液中取出1mol的纯B（组成可视为不变），则系统G的变化J·mol-1。0.60.831274*BB*BB6.0papp6.0Ba83.072.0/6.0/;BBBBBBxaxa含1mol的纯B组成为xB=0.72的溶液1mol的纯B1212nnGGG1BBθBθBmolJ1274ln)ln(aRTaRTG7.298K,p下，1mol甲苯与1mol苯混合形成理想溶液，混合过程的ΔmixH=___，ΔmixS=___。理想溶液的通性1BBBmixmixKJ53.11ln;0xxnRSH11.53J·K-108.将固体NH4Cl(s)放入真空容器中，按下式分解，NH4Cl(s)=NH3(g)+HCl(g)；达平衡时，其组分数为，自由度数为。11C=S－R－R'C=S－R－R'=3-1-1=1S=3NH4Cl(s)=NH3(g)+HCl(g)：R=1HClNH3ppR'=1f=C－Ф＋2f=C－Ф＋2=1-2+2=1Ф=Ф(g)+Ф(l)+Ф(s)=1+0+1=29.CuSO4与水可生成CuSO4H2O,CuSO43H2O,CuSO45H2O三种水合物,则在p下，与CuSO4水溶液及冰共存的水合物最多有种。1设CuSO4与水可生成n种水合物C=S－R－R'S=2+nn种水合物与水、CuSO4间存在n个化学平衡：R=nR'=0C=S－R－R'=2+n-n=2水合物多一种，则多一相，水合物种数最多时，其Ф最大。在p下，f=C－Ф+1C一定：f愈小，Ф愈大，f=0时：Фmax=C+1=3三相中一相为CuSO4水溶液，一相为H2O(s)，只有一相为水合物，故：存在的水合物最多有一种。10.完全互溶的A、B二组分溶液，在xB=0.6处，平衡蒸气压有最高值，将xB=0.4的溶液进行精馏，塔顶将得到。xB=0.6的恒沸混合物xB=0.4的溶液在恒沸混合物的左边，精馏塔顶将得到xB=0.6的恒沸混合物。蒸气压——组成图上有一最高点，相应沸点一组成图有一最低点。11.在二盐一水三组分等温等压相图的扇形区内的自由度f=。1定温、定压下：C=3，f=3－Ф相图中的扇形区是两相共存区，f=3－Ф=3－2=112.若298K时，反应的，则当p(NO2)=1kPa,p(N2O4)=10kPa时，反应将方向进行。向生成NO2(g)ON(g)2NO422834.8pKpppppKQ100022θ2NOθ4O2N)01.0(1.0)/(/aQa＞Kθ，ΔrGm＞0，正反应不自发、逆反应自发。二、选择题：（20分，每小题2分）1．下列四个偏微商中，哪个不是化学势?()(A)(U/nB)S,V(B)(H/nB)S,p(C)(A/nB)T,p(D)(G/nB)T,pCzzzzn,p,Tn,V,Tn,p,Sn,V,SnGnAnHnUBBBBB2.理想溶液具有一定的热力学性质。在下面叙述中哪个是错误的。()(A)ΔV=0(B)ΔA=0(C)ΔH=0(D)ΔU=0B00ln0ln0mixBBBmixBBBmixmixHxxnRTGxxnRSV0mixmixmixVpHUBBBmixmixmix0lnxxnRTSTUA3.CaCO3(s),CaO(s),BaCO3(s),BaO(s)及CO2(g)构成的一个平衡物系,其组分数为：()(A)2(B)3(C)4(D)5)g(CO)s(BaO)s(BaCO);g(CO)s(CaO)s(CaCO2323C=S－R－R'=5－2－0=3B4.组分A和B可以形成四种稳定化合物：A2B，AB，AB2，AB3，设所有这些化合物都有相合熔点。则此体系的低共熔点最多有几个？()(A)3(B)4(C)5(D)6C低共熔点数=稳定化合物数+15.已知水的三相点温度为273.16K，压力为611Pa。若将已冻结的蔬菜放入不断抽气的高真空容器中，使蔬菜中的冰升华来生产干燥蔬菜，则容器中T、p的范围应是：()(A)T273.16K，p611Pa(B)T273.16K，p611Pa(C)T273.16K，p611Pa(D)T273.16K，p611PaC水的相图当固相区内状态点S（Ts,ps）,TsTo,pspo；定压加热，状态点沿水平线向右移动，过固一气平衡线后变为蒸气蒸发分离。6.H2O-KNO3-NaNO3的相图如左,则BEC相区内是:()(A)纯NaNO3和其饱和溶液(B)纯KNO3和其饱和溶液(C)含有NaNO3和KNO3的不饱和溶液和溶液的单相区(D)KNO3,NaNO3和组成为E的饱和溶液三相共存D三角形区为三相共存区，其相的状态为三角形的顶点。BEC相区内是KNO3,NaNO3和组成为E的饱和溶液三相共存。7.在pθ下，用水蒸气蒸镏法提纯某不溶于水的有机物时，体系的沸点:()(A)必低于373.15K(B)必高于373.15K(C)取决于水与有机物的相对数量(D)取决于有机物的分子量大小A不互溶双液系的特点：BApppBA,ppppBA,TTTT8.Na2CO3可形成三种水合盐：Na2CO3·H2O，Na2CO3·7H2O及Na2CO3·10H2O，常压下将Na2CO3(s)投入其水溶液中，待达三相平衡时，一相是Na2CO3水溶液，一相是Na2CO3(s)，则另一相是：()(A)冰(B)Na2CO3·10H2O(s)(C)Na2CO3·7H2O(s)(D)Na2CO3·H2O(s)DNa2CO3(s)与Na2CO3·H2O(s)存在低共熔温度。三相平衡时，一相是Na2CO3水溶液，一相是Na2CO3(s)，则另一相是Na2CO3·H2O(s)9..在刚性密闭容器中，有下列理想气体的反应达到平衡：A(g)+B(g)＝C(g)，若在恒温下加入一定量的惰性气体，则平衡将()(A)向右移动(B)向左移动(C)不移动(D)无法确定)]/([θnθ总nppKK,01111Δ一定温度时，Kθ值一定。刚性密闭容器，V一定，加入一定量的惰性气体n总增大，设气体为理想气体：,//,VRTnpRTnpV总总RT/V值不变，亦不变，Kn不变，平衡不会移动。总np/C10.在、两相中均含有A和B两种物质，达到相平衡时，下列各式正确的是()(A)A=B(B)B=B(C)A=B(D)B=AB多相平衡的条件γBβBαB三、（15分）CO2的固态和液态的饱和蒸汽压与温度的关系分别为：ln(ps/Pa)=27.604–3132K/T,ln(pl/Pa)=22.401–2012K/T；求：（1）CO2的三相点的温度与压力；（2）CO2的气化热、升华热和熔化热。解：（1）三相点时，ps=pl27.604–3132K/T=22.401–2012K/T，T=215.3Kln(p/Pa)=27.604–3132K/215.3K=13.057p=4.68×105Pa（3分）（3分）三、（15分）CO2的固态和液态的饱和蒸汽压与温度的关系分别为：ln(ps/Pa)=27.604–3132K/T,ln(pl/Pa)=22.401–2012K/T；求：（1）CO2的三相点的温度与压力；（2）CO2的气化热、升华热和熔化热。解：（2）2mddlnRTHTp-12msubmolJ26039ddlnTpRTH-12mvapmolJ16728ddlnTpRTH-1mvapmsubmfubmolJ9311HHHCO2（s）CO2（g）CO2（l）mfubHmsubHmvapHmvapmfubmsubHHH（3分）（3分）（3分）四、（15分）（1）指出下列凝聚体系定压相图中各相区的相态（为何物质和状态）及其自由度；（2）叙述组成为P的熔液当温度保持在600℃并不断加入A物质时，体系中相的变化；8.0)B(w（3）设物系点处于P点，其质量为3kg，当冷却到O点时（此时B的质量分数），问此时体系中液相的质量为若干？解：（1）各区的相数、相态和自由度如下表所列：相区12345678相态;熔液lA2B(s)+B(s)B(s)+lA2B(s)+lA2B(s)+α(s)固溶体+α(s)A2B(s)+ll+α(s)（8分）自由度21121111（2）P点(熔液l,一相)Q点[A2B(s)+l,两相]R点[液相消失,只有A2B(s),一相]S点[A2B+l,两相]U[+l,两相]V点[,一相]近y点（3）设液体质量为m，根据杠杆规则，则(0.90-0.80)m=(0.80-0.60)(3kg-m)解得：m=2kg（4分）（3分）五、（14分）已知298K下，ZnO(s)======Zn(s)+½O2(g)ΔfHmθ/kJ•mol-1-348.3Smθ/J•K-1mol-143.6441.6205.14求：（1）298K下，反应的ΔrHmθ、ΔrSmθ、ΔrGmθ和Kθ。（2）298K下，若空气中p(O2)=0.21pθ,ZnO(s)在空气中能否稳定存在？（3）1000K下，若空气中p(O2)=0.21pθ,ZnO(s)在空气中能否稳定存在？（设反应的ΔrCp,m=0）解：（1）BBmfBmrHvH1,mol3kJ.348