物化第六章---答案
物理化学答案——第六章-统计热力学
第六章 统计热力学基础内容提要：1、 系集最终构型：其中“n*”代表最可几分布的粒子数目2.玻耳兹曼关系式：玻耳兹曼分布定律：其中，令为粒子的配分函数。
玻耳兹曼分布定律描述了微观粒子能量分布中最可几的分布方式。
3、 系集的热力学性质：（1）热力学能U ：（2）焓H ：**ln ln ln !i n i m iig t t n ≈=∏总2,ln ()N VQU NkT T∂=∂iiiQ g e βε-=∑*i ii i i i i in g e g e N g e Q βεβεβε---==∑m ln ln S k t k t ==总（3）熵S ：（4）功函A ：（5）Gibbs 函数G ：（6）其他热力学函数：4、粒子配分函数的计算（1）粒子配分函数的析因子性质粒子的配分函数可写为：,ln ln ln()mN V S k t Q Q Nk NkT Nk N T=∂=++∂ (i)tvenrkTi ikTkTkTkTkTt r v e n trvent r v e nQ g eg eg eg eg eg eQ Q Q Q Q εεεεεε------===∑∑∑∑∑∑2,ln N VQ H U pV NkT NkTT ∂⎛⎫=+=+ ⎪∂⎝⎭lnQA NkT NkT N=--lnQ G NkT N=-()22ln ln ln ln V V U Q Q C Nk Nk T T T ∂∂∂⎛⎫==+ ⎪∂∂⎝⎭∂（2）热力学函数的加和性质1）能量2）熵3）其他5、 粒子配分函数的计算及对热力学函数的贡献（1）粒子总的平动配分函数平动对热力学函数的贡献：2222ln ()ln ln ln ()()()iVt v r V V V t r v Q U NkT TQ Q Q NkT NkT NkT T T T U U U ∂=∂∂∂∂⎡⎤⎡⎤⎡⎤=+++⎢⎥⎢⎥⎢⎥∂∂∂⎣⎦⎣⎦⎣⎦=+++t r v H H H H =+++t r v A A A A =+++t r v G G G G =+++3/222()t mkT Q V hπ=2ln 3()2i t V Q U NkT NkT T ∂==∂2ln 5()2i t V Q H NkT NkT NkT T ∂=+=∂t r v S S S S =+++（2）转动配分函数1）异核双原子分子或非对称的线形分子转动特征温度：高温区低温区中温区2) 同核双原子分子或对称的线形多原子分子配分函数的表达式为在相应的异核双原子分子的Q r 表达式中除以对称数σ。
物化第6章
1、当用三角形坐标来表示三组分系统时，若某系统的组成在平行于底边BC的直线上变动，则该系统的特点是D、A的组成不变2、在101325 Pa的压力下，I2在液态水和CCl4中达到分配平衡(无固态碘存在)则该系统的条件自由度数为：B、f’=23、由纯碳的相图上看出，在1000K至3000K之间若把石墨变为金刚石，可采取的措施为A、增大压力4、区域熔炼技术主要是应用于：B、提纯5、对于二组分气液系统，可以应用简单蒸馏的方法使二个纯组分完全分离的是C、近于理想的液态混合物6、N2（g）、O2（g）系统中加入一种固体催化剂，可生成几种气态氮的氧化物，则系统的组分数C为B、37、对恒沸混合物的描述，下列各种叙述中哪一种是不正确的？A、与化合物一样，具有确定的组成8、下图为A，B 二组分系统的t –x 图，当组成为M 的溶液缓缓冷却至t1 若以纯固体A 为标准态，则液相中A 的活度：B、aA=19、当用三角形坐标来表示三组分物系时,若某物系其组成在平行于底边BC的直线上变动时,则该物系的特点是：B、A的百分含量不变10、已知A，B两液体可组成无最高或最低恒沸点的液态完全互溶的系统，则将某一组成的溶液蒸馏可以获得：C、两个纯组分11、由硫的相图上看出，硫的三相点个数为C、3个12、当水、冰、水蒸气三相平衡共存时，系统的自由度数为：B、013、已知A和B 可构成固溶体，在组分A 中，若加入组分B 可使固溶体的熔点提高，则组B 在此固溶体中的含量必________组分B 在组分液相中的含量。
A、大于14、已知硫可以有单斜硫，正交硫，液态硫和气态硫四种存在聚集状态。
硫的这四种聚集状态____稳定共存。
B、不能够15、试从硫的相图上指出S(正交)，S(g)和S(单斜)三相平衡共存的相点为：B、B16、已知纯液体A和B，其沸点分别为t*A=116 °C，t*B=80 °C，A和B可以形成双组分理想液态混合物，将某一定组成的该液态混合物进行精馏(完全分离)时，则：A、在塔顶得到纯B17、实验法绘制水—盐系统的相图，一般常采用的方法是C、溶解度法18、克拉佩龙—克劳修斯方程可适用于D、I2（s）I2（g）19、下列说法中，正确的是C、单组分系统的相图中两相平衡线都可以用克拉佩龙方程定量描述20、FeCl3和H2O能形成FeCl3?6H2O，2FeCl3?7H2O，2FeCl3?5H2O，FeCl3?2HO2四种水合物，则该系统的独立组分数和在恒压下最多可能的平衡共存的相数分别为C、C=2,P=321、如下图所示的三液系相图中，bd和ac把相图分为三个相区Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ，每个相区所存在的相数为D、Ⅰ区1，Ⅱ区2，Ⅲ区122、物质A与B可形成低共沸混合物E。
物化第六章 - 答案
第六章相平衡练习题一、是非题，下列各题的叙述是否正确，对的画√错的画×1、纯物质两相达平衡时，两相的吉布斯函数值一定相等。
（）2、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x B 呈线性关系。
（）3、已知Cu-Ni 可以形成完全互溶固熔体，其相图如右图，理论上，通过精炼可以得到两个纯组分。
（）4、二组分的理想液态混合物的蒸气总压力介于二纯组分的蒸气压之间。
( )5、在一定温度下，稀溶液中挥发性溶质与其蒸气达到平衡时气相中的分压与该组分在液相中的组成成正比。
（）6、恒沸混合物的恒沸温度与恒沸组成不随压力而改变。
( )7、在一个给定的体系中，特种数可以分析问题的角度不同而不同，但独立组分数是一个确定的数。
（）8、自由度就是可以独立变化的变量。
（）9、单组分体系的相图中两相平衡线都可以用克拉贝龙方程定量描述。
（）10、在相图中总可以利用杠杆规则计算两相平衡时两相的相对量。
( )二、选择题1、在p下，用水蒸气蒸馏法提纯某不溶于水的有机物时，系统的沸点：（）。
（1）必低于373.2 K；（2）必高于373.2 K；（3）取决于水与有机物的相对数量；（4）取决于有机物相对分子质量的大小。
2、已知A(l)、B(l)可以组成其t-x(y)图具有最大恒沸点的液态完全互溶的系统，则将某一组成的系统精馏可以得到：( )。
（1）两个纯组分；（2）两个恒沸混合物；（3）一个纯组分和一个恒沸混合物。
3、已知A和B 可构成固溶体，在组分A 中，若加入组分B 可使固溶体的熔点提高，则组B 在此固溶体中的含量必________组分B 在组分液相中的含量。
（1）大于；（2）小于；（3）等于；（4）不能确定。
4、硫酸与水可形成H2SO4H2O(s)，H2SO42H2O(s)，H2SO44H2O(s)三种水合物，问在101325 Pa的压力下，能与硫酸水溶液及冰平衡共存的硫酸水合物最多可有多少种？( )(1) 3种；(2) 2种；(3) 1种；(4) 不可能有硫酸水合物与之平衡共存5、对恒沸混合物的描写，下列各种叙述中哪一种是不正确的？(1) 与化合物一样，具有确定的组成；(2) 恒沸混合物的组成随压力的改变而改变；(3) 平衡时，气相和液相的组成相同；(4) 其沸点随外压的改变而改变。
物理化学第06章习题（含答案）
物理化学第06章习题（含答案）第六章测试练习选择题：1、某反应速率常数单位是mol·l-1·s-1,该反应级数为（ D ）A、3级B、2级C、1级D、0级2、某反应物反应了3/4所需时间是反应了1/2所需时间的2倍，则该反应级数为（ B ）A、0级B、1级C、2级D、3级3、某反应在指定温度下，速率常数是k=4.62×10-2min-1，反应物的初始浓度为0.1mol·l-1，则该反应的半衰期为（ A ）A、15minB、30minC、150minD、不能求解4、已知某反应的级数是一级，则可确定该反应一定是（ D ）A、简单反应B、单分子反应C、复杂反应D、上述都不对5、任何化学反应的半衰期与初始浓度c0、速率常数k的关系是（ C）A、与k、c0均有关B、与c0有关，与k无关C、与k有关D、与c0无关，与k有关6、某反应进行时，反应物浓度与时间成线性关系，则此反应的半衰期与反应物初始浓度的关系是（ A ）A、成正比B、成反比C、平方成反比D、无关7、某复杂反应表观速率常数k与各基元反应速率常数间关系为k=k2（k1/2k4）1/2则表观活化能E a与各基元反应活化能E i之间关系是（ B ）A、E a=E2+1/2(E1-2E4)B、E a=E2+1/2(E1-E4)C、E a=E2+ (E1-2E4)1/2D、E a=E2×1/2(E1/ 2E4)8、半衰期为10天的某放射性元素净重8克，40天后其净重为（ D ）A、4克B、2克C、1克D、0.5克9、氢和氧的反应发展为爆炸是因为（ D ）A、大量的引发剂引发B、直链传递的速率增加C、自由基被消除D、生成双自由基，形成支链10、一个反应的活化能为83.68kJ·mol-1，在室温27℃时，温度每增加1K，反应速率常数增加的百分数（ C ）A、4%B、90%C、11%D、50%11、在T、V恒定的条件下，基元反应A(g)+B(g)→D(g)，若初始浓度c A,0 >>c B,0，即在反应过程中物质A大量过剩，其反应掉的物质的量浓度与c A,0相比较，完全可以忽略不计。
物理化学第六章习题答案讲解
第六章化学动力学(三)计算题1. 293K时，敌敌畏在酸性介质中水解反应的速率常数为0.01127d-1。
若敌敌畏水解为一级反应，试求其水解反应的半衰期。
=ln2/ k =0.6931/0.01127d-1=61.5d解：t1/22．某人工放射性元素放出a粒子的半衰期为15h。
求该试样分解速率常数和分解80％所需的时间。
解：= 0.6931/15h=0.04621h-1放射性元素分解为一级反应，k=ln2/t1/2t=-ln(1-x)/k=-ln(1-0.8)/0.04621h-1=34.83h二级反应规律3. 某溶液含有NaOH 和CH3CO2C2H5，浓度均为0.0100mol ·dm-3。
在308.2K时，反应经600s 后有55.0% 的分解。
已知该皂化反应为二级反应。
在该温下，计算：(1) 反应速率常数?(2) 1200s能分解多少?(3) 分解50.0%的时间?(c A解：(1) 反应为 NaOH ＋CH 3CO 2C 2H 5 → CH 3CO 2Na + C 2H 5OH 该反应为二级且初浓度相同，故有 -d c A /d t =kc A 2 , c A =c A0(1-x ), 积分后得k = (1/t )(1/c A -1/c A0) = x /tc A0(1-x )=0.550/[600s ×0.0100mol ·dm -3×(1-0.550)]=0.204 dm 3·mol -1·s -1(2) x =1/(1+1/ktc A0) = 1/[1+1/( 0.204 dm 3·mol -1·s -1×1200s ×0.0100mol ·dm -3)]= 0.710 =71.0%(3) t 1/2= 1/kc A0 = 1/( 0.204 dm 3·mol -1·s -1×0.0100mol ·dm -3) = 490s4. 溶液反应 A + 2B → 2C + 2D 的速率方程为 -d c B /d t =kc A c B 。
物理化学第六章习题答案
习 题1． 在293K 时，把半径为1mm 的水滴分散成半径为1μm 的小水滴，问比表面增加了多少倍？表面吉布斯自由能增加了多少？完成该变化时，环境至少需做功若干？已知293K 时水的表面张力为0.0727N·m －1。
解：半径为1.0×10-3m 水滴的表面积为A ，体积为V 1，半径为R 1；半径为1×10-6m 的水滴的表面积为A 2，体积为V 2，半径为R 2，因为1V =NV 2，所以32313434R N R ππ⋅=，式中N 为小水滴的个数。
936332110100.1100.1=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛⨯⨯=⎪⎭⎫⎝⎛=--R R N 1000100.1100.110442369212212=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛⨯⨯⨯=⋅=--R R N A A ππ ΔG A =γΔA=()21224R NR -πγ={0.0727×4×3.14×[109×（1.0×10-6）2-（1.0×10-3）2]}J =9.13×10-4J W f = -ΔG A =-9.13×10-4J2．293K 时，根据下列表面张力的数据：试计算下列情况的铺展系数及判断能否铺展：（1）苯在水面上（未互溶前）；（2）水在汞面上；（3）苯在汞面上。
解：（1）γ（水-气）-[γ（苯-气）+γ（苯-水）] =[（72.7-28.9-35）×10-3] N·m -1=8.8×10-3 N·m -1＞0所以在苯与水未互溶前，苯可在水面上铺展。
当苯部分溶于水中后，水的表面张力下降，则当苯与水互溶到一定程度后，苯在水面上的铺展将会停止。
（2）γ（汞-气）-[γ（水-气）+γ（汞-水）] =[（486-72.7-375）×10-3]N·m -1 =38.3×10-3N·m -1＞0水在汞面上能铺展。
物理化学课后答案 第六章 相平衡
第六章相平衡6.1指出下列平衡系统中的组分数C，相数P及自由度F。
（1）I2(s)与其蒸气成平衡；（2）CaCO3(s)与其分解产物CaO(s)和CO2(g)成平衡；（3）NH4HS(s)放入一抽空的容器中，并与其分解产物NH3(g)和H2S(g)成平衡；（4）取任意量的NH3(g)和H2S(g)与NH4HS(s)成平衡。
（5）I2作为溶质在两不互溶液体H2O和CCl4中达到分配平衡（凝聚系统）。
解：（1）C = 1, P = 2, F = C–P + 2 = 1 – 2 + 2 = 1.（2）C = 3 – 1 = 2, P = 3, F = C–P + 2 = 2 – 3 + 2 = 1.（3）C = 3 – 1 – 1 = 1, P = 2, F = C–P + 2 = 1 – 2 + 2 = 1.（4）C = 3 – 1 = 2, P = 2, F = C–P + 2 = 2 – 2 + 2 = 2.（5）C = 3, P = 2, F = C–P + 1 = 3 – 2 + 1 = 2.6.2已知液体甲苯（A）和液体苯（B）在90 C时的饱和蒸气压分别为=和。
两者可形成理想液态混合物。
今有系统组成为的甲苯-苯混合物5 mol，在90 C下成气-液两相平衡，若气相组成为求：（1）平衡时液相组成及系统的压力p。
（2）平衡时气、液两相的物质的量解：（1）对于理想液态混合物，每个组分服从Raoult定律，因此（2）系统代表点，根据杠杆原理6.3单组分系统的相图示意如右图。
试用相律分析途中各点、线、面的相平衡关系及自由度。
解：单相区已标于图上。
二相线（F = 1）：三相点（F = 0）：图中虚线表示介稳态。
6.4已知甲苯、苯在90 ︒C下纯液体的饱和蒸气压分别为54.22 kPa和136.12 kPa。
两者可形成理想液态混合物。
取200.0 g甲苯和200.0 g苯置于带活塞的导热容器中，始态为一定压力下90 ︒C的液态混合物。
物理化学第六章课后答案完整版
第六章相平衡6.1(1)(2)(3)(4)(5)解：指出下列平衡系统中的组分数G相数P及自由度尸。
島(S)与其蒸气成平衡；CaC03 (s)与其分解产物CaO (s)和C02 (g)成平衡；NHJIS (s)放入一抽空的容器中，并与其分解产物NH$ (g)和H2S (g)成平衡；取任意量的NH, (g)和泾(g)与NH<HS (s)成平衡。
L作为溶质在两不互溶液体氏0和CCh中达到分配平衡(凝聚系统)。
(1) C=1,P = 2,F = C - P+2=l-2 + 2= 1・(2) C = 3- l = 2,P = 3,F = C- P + 2 = 2 ・3 + 2= 1・(3) C = 3- l- l = l,P=2,F = C- P + 2= l- 2 + 2=l.(4) C = 3- l = 2,P = 2,F = C- P + 2 = 2- 2 + 2 = 2.(5) C = 3,P = 2,F = C- P+ l= 3- 2+ l = 2・6.2已知液体甲苯（A）和液体苯（B）在90°C时的饱和蒸气压分别为卩；二54-22kPa和讥二l36.12kPa。
两者可形成理想液态混合物。
今有系统组成为So二的甲苯 -苯混合物5 mol,在90 °C下成气-液两相平衡，若气相组成为沟二°4%6求：(1)平衡时液相组成忑及系统的压力a(2)平衡时气、液两相的物质的量从8丄皿）解：（1）对于理想液态混合物，每个组分服从拉乌尔定律，因此"兀2；+恶卩;卫;十&; ■ pix0.4556X54.22珑■◎訂加為136J2- (136.12- 54.22>0.4556P = “; + 裨;=0.75X54.22+ 0.25X136.12= 74.70 kPa(2)系统代表点花。
二°6根据杠杆原理(y B.g一U H = (m一m )叫n l +— = 0.5（0.4556 —0.3”. = （0.3-0.25 Xii K = 1.216/?/<?/ n t =3.784加o/6.3 单组分系统的相图示意如右图。
物化第六章 - 答案
第六章相平衡练习题一、是非题，下列各题的叙述是否正确，对的画√错的画×1、纯物质两相达平衡时，两相的吉布斯函数值一定相等。
（）2、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x呈线性关系。
（）B3、已知Cu-Ni 可以形成完全互溶固熔体，其相图如右图，理论上，通过精炼可以得到两个纯组分。
（）4、二组分的理想液态混合物的蒸气总压力介于二纯组分的蒸气压之间。
( )5、在一定温度下，稀溶液中挥发性溶质与其蒸气达到平衡时气相中的分压与该组分在液相中的组成成正比。
（）6、恒沸混合物的恒沸温度与恒沸组成不随压力而改变。
( )7、在一个给定的体系中，特种数可以分析问题的角度不同而不同，但独立组分数是一个确定的数。
（）8、自由度就是可以独立变化的变量。
（）9、单组分体系的相图中两相平衡线都可以用克拉贝龙方程定量描述。
（）10、在相图中总可以利用杠杆规则计算两相平衡时两相的相对量。
( )二、选择题1、在p下，用水蒸气蒸馏法提纯某不溶于水的有机物时，系统的沸点：（）。
（1）必低于 K；（2）必高于 K；（3）取决于水与有机物的相对数量；（4）取决于有机物相对分子质量的大小。
2、已知A(l)、B(l)可以组成其t-x(y)图具有最大恒沸点的液态完全互溶的系统，则将某一组成的系统精馏可以得到：( )。
（1）两个纯组分；（2）两个恒沸混合物；（3）一个纯组分和一个恒沸混合物。
3、已知A和B 可构成固溶体，在组分A 中，若加入组分B 可使固溶体的熔点提高，则组B 在此固溶体中的含量必________组分B 在组分液相中的含量。
（1）大于；（2）小于；（3）等于；（4）不能确定。
4、硫酸与水可形成H2SO4H2O(s)，H2SO42H2O(s)，H2SO44H2O(s)三种水合物，问在101325 Pa的压力下，能与硫酸水溶液及冰平衡共存的硫酸水合物最多可有多少种( )(1) 3种； (2) 2种； (3) 1种； (4) 不可能有硫酸水合物与之平衡共存5、对恒沸混合物的描写，下列各种叙述中哪一种是不正确的(1) 与化合物一样，具有确定的组成；(2) 恒沸混合物的组成随压力的改变而改变；(3) 平衡时，气相和液相的组成相同；(4) 其沸点随外压的改变而改变。
物理化学第六章习题答案
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若敌敌畏水解为一级反应，试求其水解反应的半衰期。
解：t1/2=ln2/ k =0.6931/0.01127d-1=61.5d2．某人工放射性元素放出a粒子的半衰期为15h。
求该试样分解速率常数和分解80％所需的时间。
解：放射性元素分解为一级反应，k=ln2/t1/2 = 0.6931/15h=0.04621h-1t=-ln(1-x)/k=-ln(1-0.8)/0.04621h-1=34.83h二级反应规律3. 某溶液含有 NaOH 和 CH3CO2C2H5，浓度均为 0.0100mol ·dm-3。
在308.2K时，反应经600s 后有55.0% 的分解。
已知该皂化反应为二级反应。
在该温下，计算：(1) 反应速率常数?(2) 1200s能分解多少?(3) 分解50.0%的时间?1 / 28传播优秀Word 版文档 ，希望对您有帮助，可双击去除！(c A解：(1) 反应为 NaOH ＋CH 3CO 2C 2H 5 → CH 3CO 2Na + C 2H 5OH该反应为二级且初浓度相同，故有 d c A /d t =kc A 2 , c A =c A0(1-x ), 积分后得k = (1/t )(1/c A -1/c A0) = x /tc A0(1-x )=0.550/[600s ×0.0100mol ·dm -3×(1-0.550)]=0.204 dm 3·mol -1·s -1(2) x =1/(1+1/ktc A0) = 1/[1+1/( 0.204 dm 3·mol -1·s -1×1200s ×0.0100mol ·dm -3)]= 0.710 =71.0%(3) t 1/2= 1/kc A0 = 1/( 0.204 dm 3·mol -1·s -1×0.0100mol ·dm -3) = 490s4. 溶液反应 A + 2B → 2C + 2D 的速率方程为 d c B /d t =kc A c B 。
物理化学课后习题第六章答案教学总结
第六章相平衡6.1指出下列平衡系统中的组分数C，相数P及自由度F。
（1）I2(s)与其蒸气成平衡；（2）CaCO3(s)与其分解产物CaO(s)和CO2(g)成平衡；（3）NH4HS(s)放入一抽空的容器中，并与其分解产物NH3(g)和H2S(g)成平衡；（4）取任意量的NH3(g)和H2S(g)与NH4HS(s)成平衡。
（5）I2作为溶质在两不互溶液体H2O和CCl4中达到分配平衡（凝聚系统）。
解：（1）C = 1, P = 2, F = C–P + 2 = 1 – 2 + 2 = 1.（2）C = 3 – 1 = 2, P = 3, F = C–P + 2 = 2 – 3 + 2 = 1.（3）C = 3 – 1 – 1 = 1, P = 2, F = C–P + 2 = 1 – 2 + 2 = 1.（4）C = 3 – 1 = 2, P = 2, F = C–P + 2 = 2 – 2 + 2 = 2.（5）C = 3, P = 2, F = C–P + 1 = 3 – 2 + 1 = 2.6.2 常见的Na2CO3(s)水合物有Na2CO3∙H2O(s)，Na2CO3∙7H2O(s)和Na2CO3∙10H2O(s).（1）101.325kPa下，与Na2CO3水溶液及冰平衡共存的水合物最多能有几种？（2）20℃时，与水蒸气平衡的水合物最多可能有几种？解:（1）C = S – R - R' = 2 – 0 – 0 =2F = C–P + 1 =2 –P + 1= 3 – P ≥0，即P-2≤1，那么能与Na2CO3水溶液及冰平衡共存的水合物最多只有一种。
（2）C = S – R - R' = 2 – 0 – 0 =2F = C–P + 1 =2 –P + 1= 3 – P ≥0，即P-1≤2，那么与水蒸气平衡的水合物最多可能有两种。
6.4 单组分系统碳的想吐（示意图）如附图所示。
物理化学课后答案
1
K p (3)
1 0.0344 Pa 1 K p (1)
K c (3)
1 285.7mol 1 dm 3 K c (1)
Q √5. 已知 Br 2 (g) 的标准摩尔生成焓 D f H m =30.91kJ·mol-1 ，标准摩尔生成 Gibbs 自由能
y 1.49 1 y
y=0.60 mol 因为 0.30-0.60<0， 所以铁已经完全反应。 故氢气为 0.30mol， 水蒸气为 0.70mol， FeO(s) 为 0.30mol 。 当与 0.8mol Fe 反应，生成的氢气为 0.60mol，水蒸气为 0.40mol，FeO 为 0.60mol，Fe 为 0.20mol。 √7. 1157K时，CO 2 和 5.62m mol的K 2 CO 3 ,11.10m mol的CaCO 3 共热，平衡时CO 2 的分压为 P ，凝聚相里有纯固体CaO和熔化的CaCO 3 ，K 2 CO 3 混合物，冷却后称重发现固相失去了相 当于 3.98mmolCO 2 的质量，求， （1）熔融物中CaCO 3 的摩尔分数。 （2）已知反应CaCO 3 (s)=CaO(s)+CO 2 (g)的平衡常数为 3.5，以纯CaCO 3 作为标准态，求 熔融物CaCO 3 中的活度。 解：① 已知凝聚相里有纯固体CaO(s)而没提到有K 2 O(s)，说明在此温度下只有CaCO 3 (s)。 已知CaCO 3 (s)在纯态时的分解平衡常数 K 2 =3.5 ② 当CaCO 3 反应在熔液中进行时，但温度相同且K 2 CO 3 没有参与反应，所以
√2.合成氨循环气压机第二缸内混合气组成如下（体积分数%） ：
化学工业出版社物理化学答案第6章 相平衡
第六章相平衡思考题解答1、答：可能平衡。
相平衡的条件是任一组分在各相的化学势相等。
2、答：不等于零，约为水的饱和蒸气压。
3、答：不变，因为根据相律有：F=C-P+2=1，即蒸气压只是温度的函数。
4、答：是两相，因为二者的物理性质不同。
5、答：是两相，因为从微观的角度来看，粒子之间仍存在界面。
6、答：是一相，因为形成了固溶体（合金）。
7、答：都等于1。
因为C=S-R-R’=3-1-1=1。
8、答：在冰点的自由度不为零。
对于单组分体系C=1，F+P=3，冰点时P=2，故F=1。
9、答：有液体。
根据其相图可知液态存在的条件是T：216.6~304.3K；P：5.11~73pθ。
10、答：是的，此时是三相平衡。
习题解答1. 解：① C=5，P=4，F=3 ② C=5，P=2，F=5 ③ C=2，P=1，F=2 ④ C=2，P=2，F=2 ⑤ C=3，P=2，F=3 2. 解：因甲苯和苯形成理想液态混合物，故两者蒸气分压均可以用拉乌尔定律进行计算。
（1）原来系统为液态，当开始出现气相时，其量极少，可以认为液相组成不变，此时系统的压力p ：B A p p p +=B B A A x p x p p ∗∗+=，而1=+B A x x ，联解、整理可得)1(A B A A x p x p p −+=∗∗设甲苯为A ，苯为B ，则459.0)114.78(0.200)078.92(0.200)078.92(0.200)()(111=⋅+⋅⋅=+=−−−mol g g mol g g mol g g M m M m M m x B B A AA A A所以，p=54.22kP a×0.459+136.12kP a×(1-0.459)=98.53kPa 又253.053.98/459.022.54//=×===∗kPa kPa p x p p p y A A A A 故747.0253.011=−=−=A B y y（2）压力降低，液体不断气化，当压力降至某一数值时，则系统内产生极小的一液滴，此时气相组成与未气化前的液体组成相同，即y A =0.459。
物理化学第六章课后答案完整版
第六章相平衡6.1 指出下列平衡系统中的组分数C，相数P及自由度F。
（1） I2(s)与其蒸气成平衡；（2） CaCO3(s)与其分解产物CaO(s)和CO2(g)成平衡；（3） NH4HS(s)放入一抽空的容器中，并与其分解产物NH3(g)和H2S(g)成平衡；（4）取任意量的NH3(g)和H2S(g)与NH4HS(s)成平衡。
（5） I2作为溶质在两不互溶液体H2O和CCl4中达到分配平衡（凝聚系统）。
解：（1）C = 1, P = 2, F = C–P + 2 = 1–2 + 2 = 1.（2）C = 3–1 = 2, P = 3, F = C–P + 2 = 2–3 + 2 = 1.（3）C = 3–1–1 = 1, P = 2, F = C–P + 2 = 1–2 + 2 = 1.（4）C = 3–1 = 2, P = 2, F = C–P + 2 = 2–2 + 2 = 2.（5）C = 3, P = 2, F = C–P + 1 = 3–2 + 1 = 2.6.2 已知液体甲苯（A）和液体苯（B）在90℃时的饱和蒸气压分别为=和。
两者可形成理想液态混合物。
今有系统组成为的甲苯-苯混合物5 mol，在90 ℃下成气-液两相平衡，若气相组成为求：（1）平衡时液相组成及系统的压力p。
（2）平衡时气、液两相的物质的量解：（1）对于理想液态混合物，每个组分服从拉乌尔定律，因此（2）系统代表点，根据杠杆原理mol.nmol.nn)..(n)..(.nnn)xx(n)xy(lglgglll,Bo,Bgo,Bg,B78432161253345565==-=-=+-=-6.3 单组分系统的相图示意如右图。
试用相律分析图中各点、线、面的相平衡关系及自由度。
6.4 已知甲苯、苯在90℃下纯液体的饱和蒸气压分别为54.22 kPa和136.12 kPa。
两者可形成理想液态混合物。
取200.0 g甲苯和200.0 g苯置于带活塞的导热容器中，始态为一定压力下90℃的液态混合物。
物化第六章 - 答案
第六章相平衡練習題一、是非題，下列各題的敘述是否正確，對的畫√錯的畫×1、純物質兩相達平衡時，兩相的吉布斯函數值一定相等。
（）2、理想液態混合物與其蒸氣達成氣、液兩相平衡時，氣相總壓力p與液相組成x B呈線性關系。
（）3、已知Cu-Ni 可以形成完全互溶固熔體，其相圖如右圖，理論上，通過精煉可以得到兩個純組分。
（）4、二組分的理想液態混合物的蒸氣總壓力介于二純組分的蒸氣壓之間。
( )5、在一定溫度下，稀溶液中揮發性溶質與其蒸氣達到平衡時氣相中的分壓與該組分在液相中的組成成正比。
（）6、恒沸混合物的恒沸溫度與恒沸組成不隨壓力而改變。
( )7、在一個給定的體系中，特種數可以分析問題的角度不同而不同，但獨立組分數是一個確定的數。
（）8、自由度就是可以獨立變化的變量。
（）9、單組分體系的相圖中兩相平衡線都可以用克拉貝龍方程定量描述。
（）10、在相圖中總可以利用杠桿規則計算兩相平衡時兩相的相對量。
( )二、選擇題1、在p下，用水蒸氣蒸餾法提純某不溶于水的有機物時，系統的沸點：（）。
（1）必低于373.2 K；（2）必高于373.2 K；（3）取決于水與有機物的相對數量；（4）取決于有機物相對分子質量的大小。
2、已知A(l)、B(l)可以組成其t-x(y)圖具有最大恒沸點的液態完全互溶的系統，則將某一組成的系統精餾可以得到：( )。
（1）兩個純組分；（2）兩個恒沸混合物；（3）一個純組分和一個恒沸混合物。
3、已知A和B 可構成固溶體，在組分A 中，若加入組分B 可使固溶體的熔點提高，則組B 在此固溶體中的含量必________組分B 在組分液相中的含量。
（1）大于；（2）小于；（3）等于；（4）不能確定。
4、硫酸與水可形成H2SO4?H2O(s)，H2SO4?2H2O(s)，H2SO4?4H2O(s)三種水合物，問在101325 Pa的壓力下，能與硫酸水溶液及冰平衡共存的硫酸水合物最多可有多少種？( )(1) 3種；(2) 2種；(3) 1種；(4) 不可能有硫酸水合物與之平衡共存5、對恒沸混合物的描寫，下列各種敘述中哪一種是不正確的？(1) 與化合物一樣，具有確定的組成；(2) 恒沸混合物的組成隨壓力的改變而改變；(3) 平衡時，氣相和液相的組成相同；(4) 其沸點隨外壓的改變而改變。
物理化学第六章题 答案
选择填空题：1、在通常情况下（不考虑重力场，电磁场等特殊因素的影响），对于二组分物系能平衡共存的最多相为：(D )(A) 1 (B) 2 (C) 3 (D) 42、A与B两组分固相部分互溶凝聚系统的相图，图中有几个单相区：（C）A 1个B 2个C 3个D 4个3、由CaCO3(s),CaO(s)及CO2(g)构成的一个平衡系统，其独立组分数和自由度分别为（B）(A). 3、2 (B).2、1 (C).1、1 (D). 2、24、气态的N2，O2溶于水中达到相平衡，此多相系统的独立组分数为：3, 自由度为：3.5、I2（s）与其蒸气平衡体系，独立组分数为：1, 自由度为：16、NH4HS与任意量的NH3（g）和H2S（g）达平衡时，系统的自由度数是：21. 指出下列平衡系统中的组分数C，相数P及自由度F。
(1)CaCO3(s),CaO(s)及CO2(g)构成的一个平衡系统(2)Fe(s),FeO(s),Fe3O4(s)和O2(g),CO2(g)构成的一个平衡系统(3)NH2CO2NH4放入一抽空的容器中，并与其分解产物NH3(g)和CO2(g)成平衡解：(1)C=S-R-R'=3-1-0=2, F=C-P+2=2-3+2=1(2)C=S-R-R'=5-2-0=3, F=C-P+2=3-4+2=1(3)C=S-R-R'=3-1-1=1, F=C-P+2=1-2+2=12. 已知液体甲苯（A）和液体苯（B）在90 °C时的饱和蒸气压分别为=和。
两者可形成理想液态混合物。
今有系统组成为的甲苯-苯混合物5 mol，在90 °C下成气-液两相平衡，若气相组成为求：（1）平衡时液相组成及系统的压力p。
（2）平衡时气、液两相的物质的量解：（1）对于理想液态混合物，每个组分服从Raoult定律，因此（2）系统代表点，根据杠杆原理3. 已知甲苯、苯在90 °C下纯液体的饱和蒸气压分别为54.22 kPa和136.12 kPa。
物理化学课后习题第六章答案
第六章相平衡6、1指出下列平衡系统中得组分数C,相数P及自由度F。
(1)I2(s)与其蒸气成平衡;(2)CaCO3(s)与其分解产物CaO(s)与CO2(g)成平衡;(3)NH4HS(s)放入一抽空得容器中,并与其分解产物NH3(g)与H2S(g)成平衡;(4)取任意量得NH3(g)与H2S(g)与NH4HS(s)成平衡。
(5)I2作为溶质在两不互溶液体H2O与CCl4中达到分配平衡(凝聚系统)。
解:(1)C = 1, P = 2, F = C–P + 2 = 1 – 2 + 2 = 1、(2)C = 3 – 1 = 2, P = 3, F = C–P + 2 = 2 – 3 + 2 = 1、(3)C = 3 – 1 – 1 = 1, P = 2, F = C–P + 2 = 1 –2 + 2 = 1、(4)C = 3 – 1 = 2, P = 2, F = C–P + 2 = 2 – 2 + 2 = 2、(5)C = 3, P = 2, F = C–P + 1 = 3 – 2 + 1 = 2、6、2 常见得Na2CO3(s)水合物有Na2CO3∙H2O(s),Na2CO3∙7H2O(s)与Na2CO3∙10H2O(s)、(1)101、325kPa下,与Na2CO3水溶液及冰平衡共存得水合物最多能有几种？(2)20℃时,与水蒸气平衡得水合物最多可能有几种？解:(1)C = S – R R' = 2 – 0 – 0 =2F = C–P + 1 =2 –P + 1= 3 – P ≥0, 即P2≤1,那么能与Na2CO3水溶液及冰平衡共存得水合物最多只有一种。
(2)C = S – R R' = 2 – 0 – 0 =2F = C–P + 1 =2 –P + 1= 3 – P ≥0,即P1≤2,那么与水蒸气平衡得水合物最多可能有两种。
6、4 单组分系统碳得想吐(示意图)如附图所示。
(1)分析图中各点、线、面得相平衡关系及自由度数;(2)25℃,101、325kPa下,碳以什么状态稳定存在？(3)增加压力可以使石墨转换为金刚石。
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第六章相平衡练习题一、是非题，下列各题的叙述是否正确，对的画√错的画×1、纯物质两相达平衡时，两相的吉布斯函数值一定相等。
（）2、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x呈线性关系。
（）B3、已知Cu-Ni 可以形成完全互溶固熔体，其相图如右图，理论上，通过精炼可以得到两个纯组分。
（）4、二组分的理想液态混合物的蒸气总压力介于二纯组分的蒸气压之间。
( )5、在一定温度下，稀溶液中挥发性溶质与其蒸气达到平衡时气相中的分压与该组分在液相中的组成成正比。
（）6、恒沸混合物的恒沸温度与恒沸组成不随压力而改变。
( )7、在一个给定的体系中，特种数可以分析问题的角度不同而不同，但独立组分数是一个确定的数。
（）8、自由度就是可以独立变化的变量。
（）9、单组分体系的相图中两相平衡线都可以用克拉贝龙方程定量描述。
（）10、在相图中总可以利用杠杆规则计算两相平衡时两相的相对量。
( )二、选择题1、在p下，用水蒸气蒸馏法提纯某不溶于水的有机物时，系统的沸点：（）。
（1）必低于373.2 K；（2）必高于373.2 K；（3）取决于水与有机物的相对数量；（4）取决于有机物相对分子质量的大小。
2、已知A(l)、B(l)可以组成其t-x(y)图具有最大恒沸点的液态完全互溶的系统，则将某一组成的系统精馏可以得到：( )。
（1）两个纯组分；（2）两个恒沸混合物；（3）一个纯组分和一个恒沸混合物。
3、已知A和B 可构成固溶体，在组分A 中，若加入组分B 可使固溶体的熔点提高，则组B 在此固溶体中的含量必________组分B 在组分液相中的含量。
4、硫酸与水可形成H2SO4H2O(s)，H2SO42H2O(s)，H2SO44H2O(s)三种水合物，问在101325 Pa的压力下，能与硫酸水溶液及冰平衡共存的硫酸水合物最多可有多少种？( )(1) 3种； (2) 2种； (3) 1种； (4) 不可能有硫酸水合物与之平衡共存5、对恒沸混合物的描写，下列各种叙述中哪一种是不正确的？(1) 与化合物一样，具有确定的组成；(2) 恒沸混合物的组成随压力的改变而改变；(3) 平衡时，气相和液相的组成相同；(4) 其沸点随外压的改变而改变。
6、将固体NH4HCO3(s) 放入真空容器中，等温在400 K，NH4HCO3按下式分解并达到平衡： NH4HCO3(s) = NH3(g) + H2O(g) + CO2(g)系统的组分数C和自由度数F为：( )。
(１)Ｃ＝２，F ＝１；(２)Ｃ＝２，F＝２；(３)Ｃ＝１，F＝０； (４)Ｃ＝３，F＝２。
7、在101 325 Pa的压力下，I2在液态水和CCl4中达到分配平衡(无固态碘存在)则该系统的自由度数为：( )。
(1)F=1； (2)F=2； (3)F=0； (4)F=3。
8、组分A(高沸点)与组分B(低沸点)形成完全互溶的二组分系统，在一定温度下，向纯B中加入少量的A，系统蒸气压力增大，则此系统为：( )。
（1）有最高恒沸点的系统；（2）不具有恒沸点的系统；（3）具有最低恒沸点的系统。
9、克-克龙方程可适用于：（）。
（1）()()22I s I g；（2）()()C C石墨金刚石；（3）()()211222I g,T,P I g,T,P；（4）()()22I s I l。
10、压力升高时，单组分体系的沸点将( )。
11、进行水蒸汽蒸馏的必要条件是( )(1) 两种液体互不相溶；(2) 两种液体蒸汽压都较大；(3) 外压小于101kPa；(4) 两种液体的沸点相近；12、氢气和石墨粉在无催化剂时，在一定的温度和压力下不发生化学反应，体系的组分数是 ( )。
(１)2；(２)3；(３)4； (４)5。
13、在上述体系中，有催化剂时可生成n种碳氢化合物，平衡时组分数为( )。
(１)2；(２)3；(３)4； (４)5。
14、相律适用于：( )。
(1) 封闭体系；(2) 敞开体系；(3) 非平衡敞开体系；(4) 已达平衡的敞开体系。
15、具有最低恒沸温度的某两组分体系，在其T-x相图的最低点有( )。
（1）()()F=0; x l x g；（2）()()F=1; x l x g；3）()()F=0; x l<x g；（4）()() F=1; x l<x g。
三、填空题1、已知NaHCO3(s)热分解反应为2NaHCO3 == Na2CO3(s) + CO2(g) + H2O(g)今将NaHCO3(s)，Na2CO3(s)，CO2和H2O(g)按任意比例混合，放入一个密闭容器中，当反应建立平衡时, 系统的R’=______；C =______；p =______；F =______。
2、热力学温度T与摄氏温度t的关系为，水的三相点的热力学温度为。
3、450 C时，将NH3(g)与N2(g)混合，由于NH3(g)的分解，最终得到NH3(g)、N 2(g)和H2(g)平衡共存的系统，求该系统的组分数C =______；相数P =______；和自由数F =______。
4、A与B可构成液态部分互溶二组分系统其相图如图所示。
今将40 kg B与60 kg A混合加热至53 C，系统为______相；若此时，将所得液体冷却至20 C，系统为_____相，各相的组成分别为______和_______；5、在一钢瓶中装有CO2，温度为10℃，压力为4.65MPa，则CO2处于_____态。
(选填气、液、气＋液)。
(已知CO2的临界温度为31℃，在10℃时CO2的饱和蒸气压为4.46MPa) 6、已知K-Rb 二组分系统相图如图所示，今将系统S经精炼分离，则在固相可得到______纯组分，在液相可得到溶体_______。
7、一般有机物可以用水蒸气蒸镏法提纯，当有机物的____________和____________越大时，提纯一定质量有机物需用的水蒸气量越少，能量越节省。
8、CaCO3(s)，BaCO3(s)，CaO(s)，BaO(s)和CO2(g)构成一个多相平衡系统，这个系统的组分数(独立)为_ ；自由度数为 _。
9、已知Au-Pt 相图如下：（1）w B=0.40 的合金冷却到 1 300℃时，固体合金之组成约为______；（2）w B=0.60 的合金冷却到 1 500℃时，固相组成为______。
10、Na2CO3(s)与H2O(l)可生成水合物Na2CO3H2O(s), Na2CO37H2O(s),Na2CO310H2O则30℃时，与Na2CO3水溶液、冰平衡共存的水合物最多可有_______种。
11、冰的熔点随压力增大而_______，苯的熔点随压力增大而_________。
(选填升高、降低)12、问答题。
FeCl3与H2O能形成四种具有相合熔点的水合物FeCl3·6H2O(s)，2FeCl3·7H2O(s)，2FeCl3·5H2O(s)和FeCl3·2H2O(s)。
问该系统组分数是多少？在等压下最多有几相平衡共存？13、完全互溶的A，B二组分溶液，在x B=0.6处，平衡蒸气压有最高值，那么组成x B=0.4的溶液在气-液平衡时，y B(g)，x B(1)，x B(总)的大小顺序为__________。
将x B=0.4的溶液进行精馏,塔顶将得到______________。
14、纯液体在其正常沸点下沸腾变为气体，下述各量中增加的量是；减少的量是；不变的量是。
A．蒸气压B．摩尔汽化热C．摩尔熵D．摩尔焓E．吉布斯自由能F温度G。
外压H。
摩尔体积.I。
亥姆霍兹函数15、在一透明的真空容器中装入足够量的纯液体，若对其不断加热，可见到；现象，若将容器不断冷却，又可见到。
四、问答题。
请回答下列各题。
1、请论证，恒沸混合物是混合物而不是化合物。
五、填作图题。
1、已知A, B两种液体完全互溶，且p*B p*A，在常压下具有最低恒沸混合物组成为D。
(1) 试画出该系统T-x图，p-x图的草图；(2) 若有一组成介于B与D之间的A，B二组分溶液，经精馏后，在塔顶和塔底各得什么产物？2、填作图题。
某二组分凝聚系统相图如下；（1）说明各区的相态及成分；（2）分别绘出a，b，c，d各点开始冷却的步冷曲线，并注明冷却曲线转折处的相态变化及曲线各段的相态。
3、填作图题。
A-B系统的固-液平衡相图如下：（1）列表指出各区的相态及成分；（2）画出aa’,bb’,cc’ 的冷却曲线的示意图；（3）欲从a系统中得最大量的纯结晶A，应该采取什么操作条件？4、填作图题。
(共10分 )下列数据为乙醇和乙酸乙酯在101.325 kPa下蒸馏时所得：温度t / ℃ 77.15 75.0 71.8 71.6 72.8 76.478.3(C2H5OH) 气相 0.000 0.164 0.398 0.462 0.600 0.8801.000液相 0.000 0.100 0.360 0.462 0.710 0.9421.000(1) 依据表中数据绘制t-x图(粗略图)，标示出图中各相区的相态及成分；(2)这是一个什么系统？(3)将组成x(C2H5OH)=0.75之溶液用精馏塔分离，塔顶、塔底各可得到什么成分？5、已知Ag-Cu相图（液固平衡）如下图所示：（1）填表（2）今有组成为P的液态合金，画出其步冷曲线。
步冷曲线相区相数相态及成分IIIIIIDE线A点P点6、用热分析法测得Sb(A) + Cd(B)系统步冷曲线的转折温度及停歇温度数据如下：w(Cd) 100 050 58 70 93 10020.537.547.5— 550 460— 419— 400——转折温度t/C停歇温度t/630 410 410 410 410 439 295 295 321 C（1）由以上数据绘制步冷曲线（示意），并根据该组步冷曲线绘制Sb(A)-Cd(B)系统的熔点-组成图；（2）由相图求Sb和Gd形成的化合物的最简分子式；（3）将各区的相数及条件自由度数（’）列成表。
（已知Cd及Sb的相对原子质量分别为112.4，121.8）7、试画出水的相图(p-T示意图)，标出图中各相区、相线、三相点的稳定相，并计算这些区、线、点的自由度。
8、下列数据为乙醇和乙酸乙酯在101.325 kPa下蒸馏时所得：温度t / ℃ 77.15 75.0 71.8 71.6 72.8 76.478.3y(C2H5OH)气相 0.000 0.164 0.398 0.462 0.600 0.8801.000x(C2H5OH) 液相 0.000 0.100 0.360 0.462 0.710 0.9421.000(1) 依据表中数据绘制t-x图草图，标示出图中各相区的相态及成分；(2) 在溶液组成x(C2H5OH)=0.75时最初馏出物（气相）的组成是什么？(3) 用精馏塔将(2)之溶液分离得到的物质是什么？9、由A-B的冷却曲线得到下列数据：w(B) 100 0 20 40 60 80 100转折温度t/C无 400 无 250 390 无停顿温度t /C650 150 150 150 150 500作A-B相图，并标明各区域中可能存在的相态成分及自由度数；①画出组成为w(B)=0.3, w(B)=0.4, w(B)=1的步冷曲线.10、填作图题。