物理化学-溶液相平衡

1题
（2）若将集气管从水槽中提高，使气体的体积变为 62.00cm3。求此气体的总压及氧气的分体积。
已知水槽和集气管的温度均为25℃，该温度下水的 饱和蒸气压为3168Pa。大气压力为101325Pa， H2O2的摩 尔质量为34.016g。设气体为理想气体。
解：（1）收集的气体中O2 的分压为
x乙 x丙 1 x甲 1 0.253 0.747
p乙 p丙 p乙* x乙 p丙* x丙 p乙* x乙 p丙*（0.747 x乙）
456 920x乙 50（0 0.747 x乙）
解之 x乙 0.201 x丙 0.747 0.201 0.546
∴
y丙 p丙* x丙 p总
2.059103 8.314 85489
298.15
m3
59.70 cm3
2、正庚烷—正丁醇溶液在0.90atm和368.4K达气液平衡， 此时正庚烷在气相和液相中的摩尔分数分别为0.621和 0.221，已知正庚烷的常压沸点为371.6K，正丁醇的饱和 蒸气压与温度的关系式为：
lg p* 6.2554 2443 .0
由
ln
p2
p1
vapH m R
1 T2
1 T1
ln p烷* 32.7103 1 1 1atm 8.314 371.6 368.4
∴ p烷 * 0.9122 atm
② 正庚烷
p烷 p y烷 p烷* x烷 γ烷
0.900.621 0.91220.221 γ烷
∴ γ烷 2.77
正丁醇：
∴
wH2O
5.00
n M H2O2 H2O2 5.00
5.00 4.118 103 34.016 97.2% 5.00
(2)
p总
p* H2O
pO2
p* H2O
nO2 RT V
3168
2.059
103 8.314 62.00 106
298.15
Pa
85489 Pa
VO2 nO2 RT p总
atm
T /K
试计算各组分在此溶液中的活度系数。
2题
解：① 求 p醇* ，p烷*
由
lg
p*
atm
6.2254
2443.0 T /K
得368.4K时，正丁醇的饱和蒸气压 p醇* ，
lg p醇 * 6.2554 2443.0
atm
368.4
p醇 * 0.4207atm
对正庚烷：
vapHm 88Tb* (88 371.6 )J mol1 32.7kJ mol1
ln pA* (T2 ) 34730 ( 1 1 ) 101325Pa 8.314 338.15 320.15
则47˚C时, pA* 50.59kPa
∵ 泡点时液相组成与总组成相等
∴
x甲
zA
1 1 9
0.1
p pA* xA pB* xB 101 .325 kPa 50.59kPa 0.1 pB* (1 0.1)
6、已知苯（B）的正常沸点为80.1℃，60℃时丙酮（A）的 饱和蒸气压为1.143×105Pa。在101325Pa及60℃条件下，A与 B的二元系统达气液平衡时，气相与液相摩尔分数分别为 yA=0.800， xA=0.703。求：
p醇 p y烷 p烷* x烷 γ醇 0.90 （1 0.621） 0.4207 （1 0221）γ醇 γ醇 1.04
3、今有一理想溶液，由甲醇、乙醇和丙醇构成。在一大 气压下加热至90℃开始沸腾，测得最初少量馏出物中甲醇 的摩尔分数为0.4，试求原溶液中三种醇的浓度及最初逸出 蒸气中丙醇的摩尔分数。已知90℃时甲醇、乙醇和丙醇的 饱和蒸气压分别为1200，920和500mmHg。
3题
解：设原始组成为 x甲，x乙，x丙
p总 p甲* x甲 p乙* x乙 p丙 * x丙 p总 y甲 p乙* x乙 p丙 * x丙
最初少量馏出物组成为气相组成，其中 y甲 0.4
x甲 p总 y甲 p甲*
760
0.4 1200
0.253
p乙 p丙 760mmHg p甲 （760 760 0.4）mmHg 456mmHg
（1）纯A和纯B在47℃时的饱和蒸气压。
（2）zA=0.4摩尔分数的A和B构成的理想溶液，置于带活
塞气缸内。开始活塞与溶液接触，在47℃恒温下逐渐降低活 塞上方压力。当液体出现第一个气泡时，气相组成为多少？
5题
解：（1）对纯A
ln
pA* (T2 ) pA* (T1)
vapH m R
(1 T1
1) T2
pB* 106 .96kPa
(2) 体系出现第一个气泡时液相组成与总组成相等
xA zA 0.4
p pA* xA pB* xB (50.59 0.4 106.96 0.67)Pa 84.56kPa
ห้องสมุดไป่ตู้A* xA pyA
yA
50.59 0.4 84.56
0.239
yB 1 yA 0.761
o
H2O(l) +g
C6H6(l)
+g
g
p* C6H6
p* H2O
H2O
x,y
C6H6
o点：
y p p p C6H6
*
C6H6
*
*
C6H6
H2O
547 0.7 547 234
5、纯A液体正常沸点为65℃，其气化热为34730J·mol-1，今 将1molA和9molB混合成理想溶液，其常压下泡点为47℃。求：
500 0.546 0.359 760
4、水与苯两种纯溶液可视为完全不互溶，它们在70℃
时饱和蒸气压分别为
p* H2O
234mmHg,
p* C6H6
547mmHg
请画出水-苯体系在70℃时蒸气压组成示意图（p-x-y），
注出图中 各坐标及图内各区的相态。
4题
解：
p T H2O(l) +C6H6(l)
1、H2O2水溶液在KI存在下发生分解反应
H2O2
KI H2O
1 2
O2
今一定温度下，将5.00g H2O2水溶液与5cm3一定浓度 的KI水溶液混合，以排水集气法于集气管中收集氧气，
直至H2O2分解完毕。 （1）若集气管中达到101325Pa的气体52.00cm3。求
H2O2水溶液中H2O的质量百分数。
pO2
p
p* H2O
(101325 3186) Pa 98157Pa
nO2
pO
V
2
RT
98157 52.00 10 8.314 298 .15
6
mol
2.059
10 3 mol
由反应式知，溶液中H2O2的量为产生O2的量的2倍，
即 nH2O2 2nO2 (2 2.059103 )mol 4.118103 mol