合肥工业大学-物理化学习题-第四章、多组分系统热力学合并ppt课件

00 7 15 1 1某稀水溶液正常凝固点为 1 5 则该液正常沸点可能为 A 373 6KB 271 5KC 371 5KD 378 2K A 2假设令某状态下的纯水的化学势为10000J mol 1 溶入少量蔗糖后水的化学势可能为 J mol 1 A 10054B 10002C 9880D 180 C 3在溶剂中加入非挥发性溶质后沸点升高 表明与未加溶质时相比 该溶剂的化学势 A 升高B 降低C 不变D 变化不确定 B 第四章多组分系统热力学 00 7 15 2 4由于质量事故 某药厂生产的一批生理盐水的浓度远高于药典规范的标准 若将该盐水注入人体血液中 将导致 A 血红细胞中部分水渗出细胞B 血液中部分水将渗入血红细胞C 没有什么影响 A 5两杯由A和B形成的理想溶液 甲 杯 1molA 9molB 乙 杯 20molA 80molB 今将两个杯子放在同一密闭容器中 你将发现 A 甲杯中A增加 B减少B 甲杯中A增加 B增加C 甲杯中A减少 B增加D 甲杯中无变化 A 6过饱和溶液中溶质的化学势与纯溶质的化学势比较 高低如何 A 低B 高C 相等D 不可比较 B 00 7 15 3 7混合理想气体中组分B的标准态与混合非理想气体中组分B的标准态相比较 其关系是 A 相同B 不同C 不一定相同D 无关 A 8盐碱地中农作物长势不良 主要原因是 A 天气太热B 很少下雨C 肥料不足D 水分倒流 D 9为马拉松运动员准备的饮料应该是 A 白开水B 兴奋剂C 含适量维生素的等渗饮料D 20 的葡萄糖水E 高脂肪 高蛋白 高能量饮料 C 00 7 15 4 1025 时 0 01mol l 1糖水的渗透压为 1 0 01mol l 1食盐水的渗透压为 2 则 1与 2的关系是 A 1 2B 1 2C 1 2D 不能确定 B 11在未平衡的多相系统中 组分B在各相中的物质的量分数都相等 则下述说法中正确的是 A B在各相中的化学势相等B B在各相中的标准化学势相等C B在各相中的活度相等D B在气相中的蒸气压都相等E 都不一定 E 12恒压下物质的化学势将随其温度的升高而 A 升高B 降低C 不变D 难以确定其变化 B 00 7 15 5 13集合公式Z nBZB的成立须满足什么条件 A 恒容恒熵B 恒温恒容C 恒熵恒压D 恒温恒压E 不需要任何条件 14当各组分混合形成理想液体混合物时 下列 正确 A U 0B H 0C V 0D S 0E A 0F G 0 ABC 15恒温恒压下 在A与B组成的均相系统中 若A的偏摩尔体积随浓度的改变而增加 则B的偏摩尔体积将 A 增加B 减少C 不变D 不一定 B E 本章完 00 7 15 6 1在恒温和总体积不变的条件下 向理想气体混合物中增加一种新组分 各气体的分压的变化是 各气体的化学势的变化是 不变 pB nBRT V 3B物质从 相扩散到 相 相中B物质的浓度是否比 相中高 不一定 不变 B B RTln pB p 2请注明下列化学势各定义式的下标 00 7 15 7 4在一定温度下 A B两种气体在某一溶剂中溶解的亨利常数为kA和kB 且kA kB 当A和B的气相压力相同时 在该溶剂中的溶解度较大 B 5在某温度时 在纯液体A中加入少量的与A不形成固态溶液的溶质而形成理想稀溶液时 则有pA pA A A TA TA 6 理想液态混合物与理想气体一样 分子间无作用力 是一种假想的溶液模型 这种说法是 的 因为 错误 理想气体分子间无作用力 而理想液态混合物分子间有作用力 只是不论相同分子还是不同分子间的作用力均相等 即形成理想液态混合物后 分子所处的力场不变 00 7 15 8 9稀溶液凝固点下降公式要求 而沸点上升公式则要求 7现有A B两种水溶液 A溶液渗透压较B低 当A和B之间隔一半透膜 只有水分子可通过 这时水的渗透方向是从 溶液到 溶液 8在20 时 将1mol压力为100kPa的气态NH3溶解到大量的 物质的量之比为n NH3 n H2O 1 21的溶液中 已知此溶液NH3的平衡蒸气分压为3 6kPa 在该溶解过程中NH3的化学势从 变化为 由此可根据数据求得该溶解过程的 Gm J mol 1 A 溶质B不与溶剂A形成固熔体 B g T 溶质是非挥发性的 B B l T B g T RTln pB p 8102 00 7 15 9 10在25 p 下 H2O l H2O 溶液 在100 2p 下 H2O l H2O g 在 5 p 下 H2O l H2O s 110 5mol苯与0 8mol甲苯在300K p 下形成理想液态混合物 则 0 12对于确定系统状态下的B组分 当选择不同的标准态时 标准化学势的大小 该组分的活度大小 而该状态下B组分的化学势 不同 0 300K 也不同 与标准态的选择无关 00 7 15 10 13在 和 两相中都有A和B两物质 当两相平衡时 A 与 B 14在100g乙醇中加入0 01mol苯甲酸后沸点略有上升 若要加入丙酮 CH3COCH3 使同量乙醇的沸点升高同样多 则需 克 151mol非电解质B溶于46mol水中 在288K时测行水的蒸气压由纯水时的0 0168p 降为0 0159p 则该溶液中水的活度为 活度系数为 0 946 0 58 无必然关系 0 967 本章完 00 7 15 11 溶液的体积质量为 偏摩尔量的集合公式 取100g水溶液 其中含40g甲醇 60g水 则溶液的体积为 V n 甲 V 甲 n 水 V 水 例含质量分数为w 甲醇 0 40的甲醇的水溶液 已知其中甲醇的偏摩尔体积V 甲 为39 0cm3 mol 1 水的偏摩尔体积V 水 为17 5cm3 mol 1 试求溶液的密度 甲醇与水的摩尔质量分别为32 04g mol 1与18 02g mol 1 00 7 15 12 偏摩尔量的集合公式 41 03 10 3dm3 mol 1 因Vm xAVA xBVB故VA Vm VBxB xA 16 3 10 3dm3 mol 1 例乙醇水溶液的密度是0 8494kg dm 3 其中水 A 的摩尔分数为0 4 乙醇 B 的偏摩尔体积是57 5 10 3dm3 mol 1 求水的偏摩尔体积 已知乙醇及水的摩尔质量M分别为46 07 10 3kg mol 1及18 02 10 3kg mol 1 00 7 15 13 吉布斯 杜亥姆方程 由吉布斯 杜亥姆方程 因xB 0 xA 0 d B 0故d A 0 例在一定温度 压力下 使物质B的水溶液中B的化学势 B变化d B 0 同时溶液中水的化学势 A变化d A 试确定d A是大于 等于或小于零 并简述理由 00 7 15 14 化学势大小顺序 在水的正常沸点时 1 2 在温度为373 15K及202650Pa下 4 3 所以 3 1 4 2故 4 3 2 1 例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 1 2 373 15K 101325Pa水蒸气的化学势 2 3 373 15K 202650Pa液态水的化学势 3 4 373 15K 202650Pa水蒸气的化学势 4 00 7 15 15 拉乌尔定律 2 p pA pB 6 306 18 56 kPa 24 86kPa 例水 A 和乙酸乙酯 B 不完全混溶 在37 55 时两液相呈平衡 一相中含质量分数为w B 0 0675的酯 另一相中含w A 0 0379的水 假定拉乌尔定律对每相中的溶剂都能适用 已知37 55 时 纯乙酸乙酯的蒸气压力是22 13kPa 纯水的蒸气压力是6 399kPa 试计算 1 气相中酯和水蒸气的分压 2 总的蒸气压力 忽略作为溶质时的A和B的气相压力 乙酸乙酯和水的摩尔质量分别为88 10g mol 1和18 02g mol 1 00 7 15 16 拉乌尔定律和亨利定律 溶剂苯服从拉乌尔定律 并结合分压定律 有 例20 下HCl溶于苯中达到气液平衡 液相中每100g苯含有1 87gHCl 气相中苯的摩尔分数为0 095 已知苯与HCl的摩尔质量分别为78 11g mol 1与36 46g mol 1 20 苯饱和蒸气压为10 01kPa 试计算20 时HCl在苯中溶解的亨利系数 00 7 15 17 亨利系数 例0 101325Pa时 氧气在水中的溶解度为4 490 10 2dm3 kg 1 试求0 时 氧气在水中的亨利系数kx O2和kb O2 0 101325Pa时 氧气的摩尔体积为22 4dm3 mol 1 00 7 15 18 亨利定律 例在18 下 1dm3的水中能溶解101 325kPa的O20 045g 101 325kPa的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 其组成体积百分数为O221 N279 1 计算亨利常数 2 202 65kPa空气中O2和N2的分压 00 7 15 19 3 干燥气体在101 325kPa 18 下的体积及组成 1dm3水中溶解O2和N2的量 00 7 15 20 理想混合物的特性 例25 下 由各为0 5mol的A和B混合形成理想混合物 试求混合过程的 V H S及 G 在一定温度下 理想混合物中任一组分的偏摩尔体积和偏摩尔焓等于该组分纯液体的摩尔体积和摩尔焓 00 7 15 21 理想液态混合物 例35 时 纯丙酮的蒸气压力为43 063kPa 今测得氯仿的摩尔分数为0 3的氯仿 丙酮溶液上方 丙酮的蒸气分压力为26 77kPa 问此混合物是否为理想液态混合物 为什么 由拉乌尔定律可知 理想混合物中丙酮的蒸气分压力为 p 丙酮 p 丙酮 x 丙酮 43 063 0 7kPa 30 14kPa实验结果显然与此不符 所以该混合物不是理想液态混合物 00 7 15 22 理想液态混合物 组成 例60 时甲醇和乙醇的饱和蒸气压分别是83 4kPa和47 0kPa 二者可形成理想液态混合物 若混合物的组成为质量百分数各50 求60 时此混合物的平衡蒸气组成 以摩尔分数表示 此混合物平衡蒸气组成 00 7 15 23 理想液态混合物 组成 例80 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 苯与甲苯可形成理想混合物 故有 00 7 15 24 理想液态混合物 组成 气相组成 各组分均符合拉乌尔定律 故 xA 1 xB 0 220 yA 1 yB 0 100 例在p 101 3kPa 85 时 由甲苯 A 及苯 B 组成的二组分液态混合物即达到沸腾 该液态混合物可视为理想液态混合物 试计算该理想液态混合物在101 3kPa及85 沸腾时的液相组成及气相组成 已知85 时纯甲苯和纯苯的饱和蒸气压分别为46 00kPa和116 9kPa 00 7 15 25 理想液态混合物 1 刚开始凝结时气相组成仍为yA 0 400 yB 0 600 pB pyB 联立式 1 和式 2 解得xB 0 333 p 67583 8Pa 2 由式 2 101325Pa 40530Pa 121590Pa 40530Pa xB解得xB 0 750 例液体A和B可形成理想液态混合物 把组成为yA 0 400的蒸气混合物放入一带有活塞的气缸中进行恒温恒压压缩 温度为t 已知温度t时pA pB 分别为40530Pa和121590Pa 1 计算刚开始出现液相时的蒸气总压 2 求A和B的液态混合物在101325Pa下沸腾时液相的组成 00 7 15 26 理想液态混合物 用到K K方程 组成 由特鲁顿规则 得 vapHm C6H6 l 88 00J mol 1 K 1 Tb C6H6 l 88 00J mol 1 K 1 273 15 80 10 K 31 10kJ mol 1 解得p B 358 15K 117 1kPa又已知p A 358 15K 46 00kPa沸腾时蒸气总压与外压相等 即p p A p B p A xB101 3kPa 46 00kPa 117 1 46 00 kPa xB解得xB 0 7778 xA 1 xB 1 0 7778 0 2222 例在85 101 3kPa 甲苯 A 及苯 B 组成的液态混合物达到沸腾 该液态混合物可视为理想液态混合物 试计算该液态混合物的液相组成 已知苯的正常沸点为80 10 甲苯在85 00 时的蒸气压为46 00kPa 00 7 15 27 理想液态混合物 用到K K方程 组成 在373 1K苯和甲苯的的饱和蒸气压为 例已知101 325kPa下 纯苯 A 的正常沸点和蒸发焓分别为353 3K和30762J mol 1 纯甲苯 B 的正常沸点和蒸发焓分别为383 7K和31999J mol 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 计算其组成 00 7 15 28 理想稀溶液 对理想稀溶液 有p pA xA kx BxB先由上式计算97 11 时乙醇溶在水中的亨利系数 即101 3kPa 91 3kPa 1 0 0300 kx 乙醇 0 0300解得kx 乙醇 425kPa 于是求得当x 乙醇 0 0200时p 乙醇 kx 乙醇 x 乙醇 425kPa 0 0200 8 5kPap 水 p 水 x 水 91 30kPa 1 0 0200 89 5kPa 例某乙醇的水溶液 含乙醇的摩尔分数为x 乙醇 0 0300 在97 11 时该溶液的蒸气总压力等于101 3kPa 已知在该温度时纯水的蒸气压为91 30kPa 若该溶液可视为理想稀溶液 试计算该温度下 在摩尔分数为x 乙醇 0 200的乙醇水溶液上面乙醇和水的蒸气分压力 00 7 15 29 理想稀溶液 平衡时 在两相中同一组分的蒸气压相等 例25 下 一定量的纯液体A和纯液体B相混合 平衡时分为两层 和 测得 和 液相的组成 以组分B的摩尔分数表示 分别为0 98和0 01 假定两溶液均可近似按理想稀溶液处理 求组分A与B在 和 溶液中亨利系数之比值 已知在该温度下纯液体A的饱和蒸气压是纯液体B饱和蒸气压的1 50倍 00 7 15 30 证明稀溶液定律 例试用吉布斯 杜亥姆方程证明在稀溶液中若溶质服从亨利定律 则溶剂必然服从拉乌尔定律 对二组分溶液 有G D方程 代入G D方程可得 若溶质B服从pB kx BxB 则有lnpB lnkx B lnxB 可见溶剂便服从拉乌尔定律 00 7 15 31 分配定律 例 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 cI2 H2O cI2 CCl4 设碘在两种溶剂中均以I2分子形式存在 2 若25 碘在水中的溶解度为1 33mol dm 3 求碘在CCl4中的溶解度 00 7 15 32 分配定律 例20 某有机酸在水和乙醚中的分配系数为0 4 今有该有机酸5g溶于100cm3水中形成的溶液 1 若用40cm3乙醚一次萃取 所用乙醚事先已被水饱和 故萃取时不会有水溶于乙醚 求水中还剩下多少有机酸 2 将40cm3乙醚分为两份 每次用20cm3乙醚萃取 连续萃取两次 问水中还剩下多少有机酸 2 每次用20cm3乙醚连续两次萃取 可推得 00 7 15 33 组成换算 以A代表水 B代表乙醇 摩尔质量MA 18 015 10 3kg mol 1 MB 46 069 10 3kg mol 1 例23g乙醇于500g水中形成溶液 其密度为992kg m 3 计算 1 乙醇的摩尔分数 2 乙醇的质量分数 3 乙醇的浓度 4 乙醇的质量摩尔浓度 00 7 15 34 冰点下降 例已知樟脑 C10H15O 的凝固降低常数Kf 40K mol 1 kg 1 某一溶质相对摩尔质量为210 溶于樟脑形成质量百分数5 的溶液 求凝固点降低多少 2 另一溶质相对摩尔质量为9000 溶于樟脑形成质量百分数5 的溶液 求凝固点降低多少 00 7 15 35 凝固点降低 已知苯甲酸C6H5COOH的摩尔质量为0 122kg mol 1 故苯甲酸在苯中的分子式为 C6H5COOH 2 例在25 00g苯中溶入0 245g苯甲酸 测得凝固点降低0 2048K 试求苯甲酸在苯中的分子式 00 7 15 36 沸点上升 例10g葡萄糖 C6H12O6 溶于400g乙醇中 溶液的沸点较纯乙醇的上升0 1428 另外有2g有机物质溶于100g乙醇中 此溶液的沸点则上升0 1250 求此有机物的相对摩尔质量 对题给葡萄糖 B 的乙醇 A 溶液 对题给有机物 C 的乙醇 A 溶液 00 7 15 37 沸点上升 例在100g苯中加入13 76g联苯 C6H5C6H5 所形成溶液的沸点为82 4 已知纯苯的沸点为80 1 求 1 沸点升高常数 2 苯的摩尔蒸发焓 以A代表苯 B代表联苯 00 7 15 38 沸点升高 例将1 55g磷及1 27g碘溶于100gCS2中 计算沸点升高多少 已知磷及碘在CS2中分别以P4 I2形式存在 二者的Mr分别为123 88及254 0 CS2的Kb 2 40K kg mol 1 00 7 15 39 渗透压 则cB 998 2kg m 3 0 301mol kg 1 301mol m 3 301 0mol m 3 8 314J K 1 mol 1 310 2K 776kPa cBRT