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物理化学

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物理化学上,物理化学

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BEIJING UNIVERSITY OF CHEMICAL TECHNOLOGY TEL:010- 64434903 1第四章第四章 多组分系统热力学习题及参考答案多组分系统热力学习题及参考答案 160时甲醇的饱和蒸气压是 83.4kPa，乙醇的饱和蒸气压是 47.0kPa。二者可形成理想液态混合物。若混合物的组成为二者的质量分数各 50%，求 60时此事物的平衡蒸气组成，以摩尔分数表示。 解：13OHCHmolkg10042.323=M,13OHHCmolkg10069.4652=M 该溶液的摩尔分数： 58979. 0069.46042.3211069.4650042.3250042.3250OHH3=+=+=Cx )1 (OHCH*OHCH*OHCHOHHCOHCH35233523xpxppppOHHC+=+= *OHHCOHCH*OHHC*OHCH523523)(pxpp+=(83.7- 47.0)0.58979kPa+47.0kPa=68.5kPa OHCH*OHCHOHCH333xpp=83.40.58979kPa=49.2kPa 气相组成：718. 05 .682 .49pOHCHOHCH33=py 282. 0718. 011OHCHOHHC352=yy 280时纯苯的蒸气压为 100kPa，纯甲苯的蒸气压为 38.7kPa。两液体可形成理想液态混合物。若有苯- 甲苯的气- 液平衡混合物，80时气相中苯的摩尔分数y(苯)=0.300，求液相的组成。 解：苯与甲苯可形成理想液态混合物 300. 0)1 (*=+=苯甲苯苯苯苯苯苯xpxpxpy 142. 0300. 01001007 .387 .38*=+=+=苯苯苯甲苯甲苯苯yppppx 858. 01=苯甲苯xx 3 在 18， 气体压力为 101.325kPa 下， 1dm3的水中能溶解 O20.045g， 能溶解 N20.02g。现将 1dm3被 202.65kPa 空气所饱和了的水溶液加热至沸腾，赶出所溶解的 O2和 N2，并干燥之，求此干燥气体在 101.325kPa，18下的体积及其组成。设空气为理想气体混合物，其组成体积分数为：(O2)=21%，(N2)=79%。 解：13Omolkg109988.312=M，13Nmolkg100134.282=M 222222OOOOOOMVWkCkp液= BEIJING UNIVERSITY OF CHEMICAL TECHNOLOGY TEL:010- 64434903 2333OOOOdmmolkPa10045. 0109988.31325.1012222=WMVpk液 =72050.6kPamoldm- 3 333NNONdmmolkPa1002. 0100134.28325.1012222=WMVpk液 =141922.9kPamoldm- 3 kPa65.202=空p，其中： 160.09kPakPa79. 065.20222NN=ypp空 .56kPa42kPa21. 065.20222NO=ypp空 1dm3溶液中： mol105.907mol6 .7205056.424-OOO222=kpn mol10280.11mol9 .14192209.1604-NNN222=kpn 334NOm10325.10115.2913145. 810)280.11907. 5()(22+=+=pRTnnpnRTV = 4.1110- 2dm3=41.1cm3 656. 010)907. 5280.11(10280.1144ONNN2222=+=+=nnny 344. 0122NO=yy 425下，由各为 0.5mol 的 A 和 B 混合形成理想液态混合物，试求混合过程的V、H、S及G。 解：在一定温度下，理想液态混合的中组分 i 的偏摩尔体积等于纯 i 液体的摩尔体积；组分 i 的偏摩尔焓等于纯 i 液体的摩尔焓，即 *miiVV = *miiHH = 故0mix=V，0mix=H =11mixkJ76. 5kJ )5 . 0ln314. 85 . 02(lniixRnS kJ72. 1J1718J )76. 515.298(=STSTHGT BEIJING UNIVERSITY OF CHEMICAL TECHNOLOGY TEL:010- 64434903 35苯与甲苯的混合液可视为理想液态混合物。今有一混合物组成为x(苯)=0.3，x(甲苯)=0.7，求在 25，100kPa 下 1mol 该混合物的标准熵、标准生成焓与标准生成吉布斯函数。所需 25的热力学数据如表所示。 物质 mfH/(kJmol- 1) mfG/(kJmol- 1) mS/(Jmol- 1K- 1) C6H6(l) 48.66 123.0 172.80 C6H5CH3(l) 12 114.15 219.58 解：l)(mol7 . 0) l)(mol3 . 0甲苯苯 1mol 理想液态混合物溶液的标准熵 =iiixRnSnSln)K298(im,m 11KmolJ)7 . 0ln314. 87 . 03 . 0ln314. 83 . 0(58.2197 . 080.1723 . 0+= 11KmolJ211= 溶液的标准生成焓 +=mixm(T)fmf)K298(HHnHi 11molkJ0 .23molkJ)0127 . 066.483 . 0(=+= 溶液的标准生成吉布斯函数 mixi(T)m,fmf)K298(GGnGi+= 13molkJ)7 . 0ln7 . 03 . 0ln3 . 0(15.29810314. 815.1147 . 00 .1233 . 0+=1molkJ118= 6 （1）25时将 0.568g 碘溶于 50cm3CCl4中，所形成的溶液与 500cm3水一起摇动，平 衡 后 测 得 水 层中 含 有 0.233mmol 的 碘 。 计 算 碘 在 两 溶 剂 中的 分 配 系 数 K，)CCl,I ()OH,I (2222相相ccK =。设碘在两种溶剂中均以 I2分子形式存在。 （2）若 25碘 I2在水中的浓度是 1.33mmoldm- 3，求碘在 CCl4中的浓度。 解： （1）mol102.2379mol10809.25310568. 0333II22=nWn 0116. 050/ )1033. 210379.22(500/1033. 2444CClIOHI4222=CCk （2）33OHICClIdmmol115dmmol0116. 033. 12242=mkCC 7在 100g 苯中加入 13.76g 联苯(C6H5C6H5)，所形成溶液的沸点为 82.4。已知纯苯的25，100kPa BEIJING UNIVERSITY OF CHEMICAL TECHNOLOGY TEL:010- 64434903 4沸点为 80.1。 求： （1）苯的沸点升高系数； （2）苯的摩尔蒸发焓。 解： （1）13molkg10113.78=苯M，13molkg10211.154=联苯M 2.3KK)15.2731 .8015.2734 .82(=BbbbkT 11333kgmol89228. 0kgmol101001021.15411076.13=联苯b kgmolK58. 2kgmolK89228. 03 . 21 -1 -=联苯bTkbb （2）因为m2*HMRTkvapbb=苯 所以 bbvapkMRTH苯2*m=132molJ58. 210113.78)25.353(314. 8= 11molkJ4 .31molJ7 .31410= 8现有蔗糖（C12H22O11）溶于水形成某一浓度的稀溶液，其凝固点为- 0.200，计算此溶液在 25时的蒸气压。已知水的fK=1.86Kmol- 1kg，纯水在 25时的蒸气压为kPa167. 3*=p。 解：molkg1075. 0molkg86. 1)200. 015.273(15.2731 -1 -=ffKTb糖 33109334. 110015.18/111075. 011075. 0=+=糖x Pa)109334. 11 (10167. 3)1 (33*OHOH*OHOH2222=糖xpxpp 3.161kPaPa10161. 33= 9在 20下将 68.4g 蔗糖（C12H22O11）溶于 1kg 的水中。求： （1）此溶液的蒸气压； （2）此溶液的渗透压。 已知 20下此溶液的密度为 1.024gcm-3。纯水的饱和蒸气压kPa339. 2*=p。 解：- 1- 3OHCmolkg10343.229112212=M （1）9964. 010299.342/104 .6810015.18/110015.18/13333OH2=+=x BEIJING UNIVERSITY OF CHEMICAL TECHNOLOGY TEL:010- 64434903 5溶液的蒸气压 kPa)9964. 0339. 2(OH*OHOH222=xppkPa33. 2= （2）3333m10043. 1cm4 .1043cm024. 110004 .68=+=WV 467kPaPa10467Pa10043. 110299.34215.293314. 8104 .683333=+=VnRT 10 在某一温度下， 将碘溶解于 CCl4中。 当碘的摩尔分数x(I2)在 0.010.04 范围内时，此溶液符合稀溶液规律。 今测得平衡时气相中碘的蒸气压与液相