2-多相多组分系统热力学典型例题.doc

一、 选择题1、 下列偏微分中，能称为偏摩尔量的是：( A )（A） (B) (C) (D) 2、某溶液由2mol A和1.5mol B混合而成，总体积为0.42 dm3。该溶液中已知A的偏摩尔体积VA=0.03 dm3mol-1 ，则组分B的偏摩尔体积VB为 ( C )(A )0.20 dm3mol-1 (B) 0.30 dm3mol-1( C) 0.24 dm3mol-1 (D) 0.28 dm3mol-13、在一定温度和压力下，设纯的A(1)的化学势为*，其标准态化学势为。若在A中加入另一液相B(1)，形成理想的液态混合物，这时A(1)的化学势为A，标准态化学势为A，则两种化学势之间的关系为 ( B )(A ) *=A, =A (B) *A, =A( C) *=A, A (D) *A, (B) PA, *A , Tf*PA, *A , Tf*PA, * Tf (D) PA* PA, *A , Tf* Tf 12、在298K时，从大量的等物质量的对二甲苯（A）与邻二甲苯（B）的理想液态混合物中，分离出1mol对二甲苯（A）所需做的最小功等于 ( A )(A) -RTln0.5 (B) RTln0.5 (C )-2RT (D) 2RT13、在一定的温度和压力下，反应H2(g) + 1/2O2(g)=H2O(l) 达到平衡的条件是( C )(A ) ( H2,g )=(O2,g)= (H2O,l) (B) ( H2,g )+(O2,g)= (H2O,l)( C) ( H2,g )+0.5(O2,g)= (H2O,l)(D) ( H2,g )=0.5(O2,g)= (H2O,l)/14、在某反应条件下，反应SO2(g) +1/2O2(g)=SO3(g) 的标准平衡常数K1=0.54。保持反应条件不变，反应2SO2(g) +O2(g)=2SO3(g) 的标准平衡常数K2 应该等于 ( D )(A) 0.54 (B) 1.08 (C )0.735 (D) 0.291615、在298K、100kPa时，反应1/2N2(g) +3/2H2(g)=NH3(g) 的标准摩尔Gibbs自由能的变化值rGm=-16.5kJmol-1。在该反应条件下，将1mol N2(g)、3mol H2(g)与2mol NH3(g) 混合，则反应将 （ B ）（A）自发向左进行了 （B）自发向右进行（C）达到平衡状态 （D）无法判断，因无 值16、设某反应的rGm与温度的关系式可表示为rGm/(Jmol-1)=-4500+11T/K 若要阻止该反应发生，温度应控制在（ A ） (A) 高于409K (B) 低于409K (C ) 低于136K (D) 在136K至 409K之间17、已知下列反应的平衡常数（ D ） （1）H2(g) +S(s) = H2S(g) K1 (2) S(s) +O2(g) =SO2(g) K2则反应H2(g) + SO2(g) = H2S(g) +O2(g)的标准平衡常数为(A) K1+ K2 (B) K1- K2 (C ) K1 K2 (D) K1/ K218*、390K与510K的温度区间内，甲醇脱氧反应的平衡常数与温度的关系为（ B ）则甲醇脱氧反应在该温度区间内的标准摩尔反应焓变rHm 等于(A) -88.077 kJ mol-1 (B) 88.077 kJ mol-1 (C ) 44.038 kJ mol-1 (D) 38.247 kJ mol-1 19、已知反应2NO(g) +O2(g)=2NO2(g) 是放热反应，当达到平衡后，分别对系统（1）增加压力，（2）减少NO2(g) 分压，（3）增加O2分压，（4）升高温度，（5）加入催化剂，以上哪些措施有利于产物的生成？ （A ）(A) (1), (2),(3) (B) (2), (3),(4) (C ) (3), (4),(5) (D) (1), (2),(5)/20、在温度T时，反应A(g)+2B(g) 2C(g)达到达到平衡，标准平衡常数 K=1。现在在一个温度为T的真空容器中引入这3种气体，使它们的分压都等于100kPa，这时反应将（ C ）（A）自发向左进行 了 （B）自发向右进行（C）达到平衡状态 （D）无法判断 21、Ag2O(s)的分解反应及其标准平衡常数可用如下两个方程表示（ D ） (1) Ag2O(s) 2Ag (s) +1/2O2(g) K1(2) 2Ag2O(s) 4Ag (s) +O2(g) K2设气相为理想气体，而且已知反应是吸热的，试问下列结论正确的是 (A) K 1= K 2 (B) K 1= (K 2)2 (C ) O2(g)平衡压力与方程的写法无关 (D) K 1随温度降低而减小。22、（1）处于标准态的CO2(g) 和O2(g)，其标准摩尔燃烧焓值为零；(对)（2）因为rGm=-RTlnK，而K是由平衡时的组成表示的，所以rGm表示平衡时产物的Gibbs自由能与反应物的Gibbs自由能之差；（不对，rGm是标准态时的数值）（3）水在25, P下蒸发，计算熵变的公式为；(对)（4）在恒温、恒压下，可逆电池反应，计算熵变的公式为。上述说法正确的是（不对） （ C ） (A) (1),(2) (B) (2),(3) (C ) (1),(3) (D) (3),(4)23、在定温下，在一抽空容器中放入过量的A(s)，发生的分解反应为A(s)=B(s)+3D(g)，达平衡时，测得D(g)的分压PD=1.20kPa，则反应的平衡常数K等于（ D）(A) K=1.20kPa (B) K=(1.20kPa)2 (C ) K=1.20kPa/100kPa (D) K=(1.20kPa/100kPa)3 24、在定温下，有一理想气体反应为A(g)+B(g) 2C(g)，在如下的几个压力和摩尔分数的组成中，哪个可以用rGm来判断变化的方向和限度？（ B）(A) P总=100kPa, A= B= C= 1/3 (B) P总=300kPa, A= B= C= 1/3 (C ) P总=400kPa, A= B=1/4, C= 1/2(D) 任意压力和组成都可以25、将NH2CO2NH4(s)放入真空容器中分解，达如下分解平衡NH2CO2NH4(s) 2NH3(g)+CO2(g)则系统的组分数C等于（ A ） (A) 1 (B) 2 (C )3 (D) 426*、FeCl3(s)与H2O(l)可以生成FeCl32H2O(s)、FeCl35H2O(s)、FeCl36H2O(s)和FeCl37H2O(s)四种固体水合物，则该平衡系统的组分数C和能够平衡共存的最大相数P为（ C ）(A) C=3, P=3 (B) C=3, P=4 (C ) C=2, P=3 (D) C=3, P=5f =C-P+2,C=2, 凝聚相受压力影响小，f*=C-P+1, f*=0,P=327*、298K时，蔗糖稀水溶液与纯水达到渗透平衡，系统的组分数、相数和自由度数分别为（ B ）(A) C=2, P=2, f*=1 (B) C=2, P=2, f*=2 (C ) C=2, P=1, f*=2 (D) C=2, P=1, f*=3膜两边的压力不等，f=c-P+3, 温度一定，有浓度不同的两液相，所以，f*=2-P+2=2-2+2=228、在大气压下，I2(s)在H2O(l)和CCl4(l)两个完全不互溶的液相系统中达分配平衡。设平衡时I2(s)已不存在，则该系统的组分数和自由度数分别为（ C ）(A) C=2, f*=1 (B) C=2, f*=2 (C ) C=3, f*=2 (D) C=3, f*=3压力一定，N=3，f=3-2+1=2 29、对于二组分气液平衡系统，哪一个可以用蒸馏或精馏的方法将两个组分分离成纯组分？ ( A )（A） 接近于理想的液体混合物（B） 对Raoult定律产生最大正偏差的双液系（C） 对Raoult定律产生最大负偏差的双液系（D） 部分互溶的双液系30、某反应系统中共有的物种为Ni(s)、NiO(s)、H2O(l)、H2(g)、CO(g)和CO2(g)，它们之间可以达成如下3个化学平衡(1) NiO(s) +CO(g) Ni(s) +CO2(g)(2) H2O(l) +CO(g) H2(g) +CO2(g)(3) NiO(s) +H2(g) Ni(s) +H2O(l)该反应的组分数和平衡常数之间的关系为( B )(A) C=3, KP,1= KP,2/ KP,3 (B) C=4, KP,3= KP,1/ KP,2 (C ) C=3, KP,3= KP,1/ KP,2 (D) C=4, KP,3= KP,2/ KP,1(1)-(2)=(3), C=6-2=4,31、在大气压力下，Na3PO4在H2O(l)中可以发生三级电离，则Na3PO4的不饱和水溶液的组分数和自由度分别为( A )(A) C=2, f*=2 (B) C=3, f*=3 (C ) C=4, f*=4 (D) C=2, f*=332、在大气压力下，NaNO3和KCl在H2O(l)中形成不饱和水溶液，该系统的组分数为( C )(A) C=1 (B) C=2 (C ) C=3 (D) C=433、在大气压力下，Na+、 SO2-4、K+、 Cl-在H2O(l)中达成平衡，该系统的组分数为( D )(A) C=1 (B) C=2 (C ) C=3 (D) C=434*、将纯H2O(l)放入抽空、密闭的石英容器中，不断加热容器，可以观察到哪种现象？ ( D )（A）沸腾现象 （B）三相共存现象（C）升华现象 （D）临界现象35*、将纯H2O(l)的放入抽空、密闭的石英容器中，将容器不断冷却，可以观察到以下哪种现象？ （ B ）（A）沸腾现象 （B）三相共存现象（C）升华现象 （D）临界现象 36、设组分A(s) 和B(s) 可以形成A2B(s)、AB(s)、AB2(s) 和AB3(s)四种稳定化合物，则该等压相图上可以观察到几个低共熔点？( C )(A) 3个 (B) 4个 (C ) 5个 (D) 6个二、 简答题：1、 碳酸钠与水可组成下列几种化合物：Na2CO3H2O, Na2CO37H2O, Na2CO310H2O,试说明：（1） 在101325Pa下与碳酸钠的水溶液和冰共存的含水盐最多可有几种；（2） 在303.15K时可与水蒸汽平衡共存的含水盐最多可有几种；提示：（1）c=2,f*=2-+1=3-, max=3,已有两相，所以含水盐最多只能有一种（2）最多只能有两种（选自清华大学教材）三、 相图题( 1、 Mg (熔点924K)和Zn (熔点692K)的相图具有两个低共熔点，一个为641K(3.2% Mg，质量百分数，下同)，另一个为620K(49% Mg)，在体系的熔点曲线上有一个最高点863K(15.7%Mg)。(1)绘出Mg 和Zn的T-图，并标明各区中的相。(2) 分别指出含80% Mg和 30%Mg的两个混合物从 973K冷却到 573K的步冷过程中的相变，并根据相律予以说明。 (3) 绘出含49%Mg的熔化物的步冷曲线。提示：将质量百分数转换成摩尔分数(15.7% corresponds to 0.334)；确定熔点曲线上最高点组成为MgZn2四、 计算题1、 A和B能形成液态混合物，已知两纯组分的饱和蒸汽压PA*=40kPa, PB*=120kPa。现在把A和B的气相混合物，其中的含量yA=0.4，放在一带活塞的气缸内，保持温度不变，慢慢推进活塞将气体压缩。请计算： （1）到达露点时，即开始有液体出现时的总蒸汽压； （2）在总压为100kPa时，液相的组成.说明：刚出现液体时，认为气相的组成不变，有yA=PA*xA/P, P=PA+PB= PA*xA+PB*xB, 解出XA=0.667,P=66.64kPa(2)同理2*、298K和标准压力下，苯（组分A）与甲苯（组分B）可以形成液态混合物，求下列过程所需做的可逆非膨胀功。 （1） 将1 mol 苯从始态混合物xA,1=0.8，用甲苯稀释到终态xA,2=0.6;解：始态1mol 苯应加上1/4mol 甲苯；终态为1mol 苯加上2/3 mol 甲苯；在稀释过程中，加了2/3-1/4=5/12mol甲苯;G前=nBB=1(A*+RTln0.8)+1/4(B*+RTln0.2) +5/12B*G后=nBB=1(A*+RTln0.6)+ 2/3(B*+RTln0.4)G=-1.23kJ, W=-1.23kJ（2）从（1）中xA,2=0.6 的终态混合物中分离出1mol纯的苯。(1mol 苯+2/3 mol 甲苯)1mol 苯 +2/3 mol 甲苯Gmix=nBRTlnXB=-2.78kJ, W=2.78kJ3、在298K 和101.325kPa的大气压力下，将0.05 的非电解质溶于1.0 kg纯水中，所得溶液的凝固点下降了0.093K，求：（1）冰的摩尔升华焓变subHm（ 50.01kJmol-1）。已知水在298 K时的摩尔气化焓变vapHm=44.01kJmol