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

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10000Jmol1,溶入少量蔗糖后水的化学势可能为_Jmol1.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,0.01moll1糖水的渗透压为1,0.01moll1食盐水的渗透压为2,则1与2的关系是_.A.12B.1kB.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_.,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,00-8-16,11,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39.0cm3mol1,水的偏摩尔体积V(水)为17.5cm3mol1,试求溶液的密度(甲醇与水的摩尔质量分别为32.04gmol1与18.02gmol1).,00-8-16,12,偏摩尔量的集合公式,=41.03103dm3mol1,因Vm=xAVA+xBVB故VA=(VmVBxB)/xA,=16.3103dm3mol1,例乙醇水溶液的密度是0.8494kgdm3,其中水(A)的摩尔分数为0.4,乙醇(B)的偏摩尔体积是57.5103dm3mol1.求水的偏摩尔体积(已知乙醇及水的摩尔质量M分别为46.07103kgmol1及18.02103kgmol1).,00-8-16,13,吉布斯-杜亥姆方程,由吉布斯-杜亥姆方程,因xB0,xA0,dB0故dA0,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dB0,同时溶液中水的化学势A变化dA,试确定dA是大于,等于或小于零,并简述理由.,00-8-16,14,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,43.,所以3142故432=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.,00-8-16,15,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88.10gmol1和18.02gmol1),00-8-16,16,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78.11gmol1与36.46gmol1.20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.,00-8-16,17,亨利系数,例0,101325Pa时,氧气在水中的溶解度为4.490102dm3kg1,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22.4dm3mol1,00-8-16,18,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:,00-8-16,19,(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:,00-8-16,20,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.,00-8-16,21,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)=43.0630.7kPa=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.,00-8-16,22,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,00-8-16,23,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,00-8-16,24,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=1xB=0.220,yA=1yB=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.,00-8-16,25,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(121590Pa40530Pa)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.,00-8-16,26,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)=88.00Jmol1K1Tb*(C6H6,l)=88.00Jmol1K1(273.1580.10)K=31.10kJmol1,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*Bp*A)xB101.3kPa=46.00kPa(117.146.00)kPaxB解得xB=0.7778;xA=1xB=10.7778=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.,00-8-16,27,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30762Jmol1,纯甲苯(B)的正常沸点和蒸发焓分别为383.7K和31999Jmol1.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.,00-8-16,28,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(10.0300)+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)=425kPa0.0200=8.5kPap(水)=p*(水)x(水)=91.30kPa(10.0200)=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.,00-8-16,29,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.),00-8-16,30,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.,00-8-16,31,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1.33moldm3,求碘在CCl4中的溶解度.,00-8-16,32,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,00-8-16,33,组成换算,以A代表水,B代表乙醇.摩尔质量MA=18.015103kgmol1;MB=46.069103kgmol1.,例23g乙醇于500g水中形成溶液,其密度为992kgm3.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.,00-8-16,34,冰点下降,例已知樟脑(C10H15O)的凝固降低常数Kf=40Kmol1kg,(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?,00-8-16,35,凝固点降低,已知苯甲酸C6H5COOH的摩尔质量为0.122kgmol1,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.,00-8-16,36,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,00-8-16,37,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.,00-8-16,38,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=2.40Kkgmol1.,00-8-16,39,渗透压,则cB=998.2kgm30.301molkg1=301molm3=301.0molm38.314JK1mol1310.2K=776kPa,=cBRT对稀溶液:cB=AbB,例人的血浆的凝固点为0.560,求37.0时血浆的渗透压.已知37时水的体积质量(密度)为998.2kgm3,水的凝固点降低常数Kf=1.86Kkgmol1.血浆可视为稀溶液.,00-8-16,40,渗透压,例在20下将68