大学物理化学4-多组分体系热力学课后习题及答案.doc

多组分体系热力学课后习题一、是非题下述各题中的说法是否正确?正确的在题后括号内画“”,错的画“”1. 二组分理想液态混合物的总蒸气压大于任一纯组分的蒸气压。（ ）2. 理想混合气体中任意组分B的逸度就等于其分压力。（ ） 3. 因为溶入了溶质，故溶液的凝固点一定低于纯溶剂的凝固点。（ ）4. 溶剂中溶入挥发性溶质，肯定会引起溶液的蒸气压升高。（ ）5. 理想溶液中的溶剂遵从亨利定律；溶质遵从拉乌尔定律。（ ）6. 理想液态混合物与其蒸气达成气、液两相平衡时，气相总压力p与液相组成xB呈线性关系。（ ）7. 如同理想气体一样，理想液态混合物中分子间没有相互作用力。（ ）8. 一定温度下，微溶气体在水中的溶解度与其平衡气相分压成正比（ ）9. 化学势是一广度量。（ ）10. 只有广度性质才有偏摩尔量（ ）11. 是偏摩尔热力学能，不是化学势。（ ）二、选择题选择正确答案的编号,填在各题题后的括号内1. 在、两相中都含有A和B两种物质,当达到相平衡时,下列三种情况,正确的是：( )。(A)；(B) ；(C) 。2. 理想液态混合物的混合性质是：( )。(A)mixV0，mixH0，mixS0，mixG0；(B)mixV0，mixH0，mixS0，mixG0；(C)mixV0，mixH0，mixS0，mixG0；(D)mixV0，mixH0，mixS0，mixG0。3. 稀溶液的凝固点Tf与纯溶剂的凝固点比较，Tf 的条件是：（ ）。（A）溶质必需是挥发性的；（B）析出的固相一定是固溶体；（C）析出的固相是纯溶剂；（D）析出的固相是纯溶质。 4. 若使CO2在水中的溶解度为最大，应选择的条件是：（ ）。（A）高温高压； （B）低温高压； （C）低温低压； （D）高温低压。5. 25时，CH4(g)在H2O(l)和C6H6(l)中的亨利系数分别为4.18109Pa和57106Pa，则在相同的平衡气相分压p（CH4）下，CH4在水中与在苯中的平衡组成：（ ）。（A）x（CH4，水）x（CH4，苯）；（B）x（CH4，水）x（CH4，苯）；（C）x（CH4，水）x（CH4，苯）。三、填空题 将正确的答案填在题中画有“ ”处或表格中1. 氧气和乙炔气溶于水中的亨利系数分别是720107Pakgmol和133108Pakgmol,由亨利定律系数可知,在相同条件下, .在水中的溶解度大于.在水中的溶解度。2. 某理想稀溶液的温度为T，压力为p，溶剂A的摩尔分数为xA，则组分A的化学势表达式为：mA=_。3. 写出理想液态混合物任意组分的化学势表达式：=_。4. 在一定的温度和压力下某物质液气两相达到平衡，则两相的化学势mB（l）与mB（g）_；若维持压力一定，升高温度，则mB（l）与mB（g）都随之_；但mB（l）比mB（g）_，这是因为_。四、计算题习题1 试比较和论证下列四种状态纯水的化学势大小顺序：（1）373.15K，101325Pa液态水的化学势 m1；（2）373.15K，101325Pa水蒸气的化学势m2；（3）373.15K，202650Pa液态水的化学势m3；（4）373.15K，202650Pa水蒸气的化学势m4。习题2100时，纯CCl4及纯SnCl4的蒸气压分别为1.933105Pa及0.666105Pa。这两种液体可组成理想液态混合物。假定以某种配比混合成的这种液态混合物，在外压力为1.013105Pa的条件下，加热到100时开始沸腾。计算： （1）沸腾时该液态混合物的液相组成； （2）该液态混合物开始沸腾时的第一个气泡的组成。习题3已知101.325kPa下，纯苯（A）的标准沸点和蒸发焓分别为353.3K和30726Jmol-1，纯甲苯（B）的标准沸点和蒸发焓分别为383.7K和31999Jmol-1。苯和甲苯形成理想液态混合物，若有该种液态混合物在101.325kPa，373.1K沸腾，计算混合物的液相组成。习题420时，当HCl的分压力为1.01310Pa , 它在苯中的平衡组成(以摩尔分数表示)为0.0425。若20时纯苯的蒸气压为0.10010Pa , 问苯与HCl的总压力为1.01310Pa时, 100 g苯中至多可以溶解HCl多少克? (已知HCl的Mr = 36.46 , C6H6的Mr = 78.11。) 习题5组分A和组分B形成理想液态混合物，已知330K时纯组分A的饱和蒸气压=67.89kPa，组分A的摩尔蒸发焓=5954Jmol，纯组分B的饱和蒸气压=24.32kPa，组分B的摩尔蒸发焓=8303Jmol，试求：（1）在330K时，与xA=0.25的混合物成平衡的蒸气组成及蒸气总压力p；（2）将上述气相于总压力不变时，冷却到310K，并达到平衡，试求该条件下平衡蒸气组成及平衡液相组成；习题6在330.3 K，丙酮(A)和甲醇的液态混合物在101325 Pa下平衡，平衡组成为液相xA = 0.400，气相yA = 0.519。已知330.3 K纯组分的蒸气压力p= 104791 Pa，p= 73460 Pa。试说明该液态混合物是否为理想液态混合物，为什么？若不是理想液态混合物，计算各组分的活度和活度因子。(均以纯液态为标准态)多组分体系热力学课后习题答案一、是非题1.()；2()； 3. ()； 4. ()； 5. ()；6 ( ) 7. ()； 8. ()； 9. ()； 10. ()；11.()；二、选择题1. ( B )；2.( A )；3. ( C )； 4. ( B )；5. ( B )；三、填空题 1. 氧气 乙炔气2. 3. 4. 相等； 减小； 减小得慢； ； 而。四、计算题习题1 题解：在水的正常沸点时 m1=m2；在温度为373.15K及202 650 Pa下 m4m3。因为 所以 m3m1 m4m2故 m4m3m2=m1。导引：化学势作为判据应用于相变化过程，若两相平衡，则两相的化学势必然相等，若两相未建立平衡，则物质必由化学势高的一相自发地向化学势低的一相转移，由此可推断四种状态的纯水，其化学势的相对大小。习题2题解：分别以A和B代表CCl4和SnCl4，则=1.933105Pa；=0.666105Pa （1） p=+（）xB ( 2 ) 开始沸腾时第一个气泡的组成，即上述溶液的平衡气相组成，设为yB，则 yB p = pB =xB yA=1yB=0.523导引：理想液态混合物任一组分都遵守拉乌尔定律。习题3 题解：在373.1K苯的饱和蒸气压为 ，则 =1.7422p=176.525kPa 在373.1K甲苯的饱和蒸气压为，则 =0.7520p=76.198kPa 在液态混合物沸腾时（101.325kPa下）： p=xA（1xA） xB=0.750导引：该题需先由克劳休斯-克拉佩龙方程求出纯苯（A）、纯甲苯（B）在373.1K的饱和蒸气压。习题4题解：按理想稀溶液处理：p(HCl) = kx(HCl) kx = = = 23.8410Pa p = p(HCl) + p(苯) = kxx(HCl) + p*(苯)1x(HCl) = p*(苯)+ kxp*(苯)x(HCl)则x(HCl) = = = 0.0385 x (HCl) = = = 0.0385解得：n(HCl) = 0.0513 mol则 m(HCl) = n(HCl)M(HCl) = 0.0513 mol36.46 gmol=1.87 g 导引：理想稀溶液中溶剂遵守拉乌尔定律，溶质遵守亨利定律。习题5题解：（1）p=xA+xB=67.890.25+24.32（1-0.25）kPa =35.21kPa yA=/p=67.890.25/35.21=0.482 yB=0.518 （2）设310K时，组分A和B的饱和蒸气压分别为 ， ln（/）=（）= =0.14 ln（/）=（）= =0.195解得， =59.02kPa =20.05kPa p=xA，2+xB，2 xA，2= xB，2=0.611 =xA，2/p= =0.652 =0.348 习题6 题解：pyA = (101325 Pa0.51