物理化学第六章课后答案完整版教案资料
物理化学第六章习题答案概要
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响的速率常数为0.01127d-1。
若敌敌畏水解为一级反响，试求其水解反响的半衰期。
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响，k=ln2/t1/2=0.6931/15h=0.04621h-1t=-ln(1-x)/k=-ln(1-0.8)/0.04621h-1=34.83h二级反响规律某溶液含有NaOH和CH3CO2C2H5，浓度均为0.0100mol·dm-3。
在308.2K时，反响经600s后有55.0% 的分解。
已知该皂化反响为二级反响。
在该温下，计算：反响速率常数?1200s能分解多少?分解50.0%的时间?解：(1)反响为NaOH＋CH3CO2C2H5→CH3CO2Na+C2H5OH该反响为二级且初浓度相同，故有dcA/dt=kcA2,cA=cA0(1-x),积分后得k=(1/t)(1/cA-1/cA0)=x/tcA0(1-x)=0.550/[600s×0.0100mol·dm-3×(1-0.550)]=0.204dm3·mol-1·s-1 x=1/(1+1/ktc A0)=1/[1+1/(0.204dm3·mol-1·s-1×1200s×0.0100mol·dm-3)]0.710=71.0%t1/2=1/kc A0=1/(0.204dm3·mol-1·s-1×0.0100mol·dm-3)=490s4.溶液反响A+2B→2C+2D的速率方程为dc B/dt=kc A c B。
20℃下，反响开始时只有两反响物，其初浓度分别为0.01mol·dm-3和0.02mol·dm-3，反响26h后，测定c B=0.01562mol·dm-3，试求k。
物理化学电子教案第六章化学平衡
标准摩尔生成吉布斯自由能
• 因为吉布斯自由能的绝对值不知道，所以只 能用相对标准，即将标准压力下稳定单质（包括纯 的理想气体，纯的固体或液体）的生成吉布斯自由 能看作零，则： • 在标准压力下，由稳定单质生成1 mol化合物 时吉布斯自由能的变化值，称为该化合物的标准生 成吉布斯自由能，用下述符号表示：
•当体系达到平衡，
，则
• 称为热力学平衡常数，它仅是温度的函数。在 数值上等于平衡时的“逸度商”，是量纲为1的量 ，单位为1。因为它与标准化学势有关，所以又称
为标准平衡常数。
用化学反应等温式判断反应方向
•化学反应等温式也可表示为：
•对理想气体
•反应向右自发进行 •反应向左自发进行 •反应达平衡
6.3 平衡常数与化学方程式的关系
• 根据Le chatelier原理，增加压力，反应向体积 减小的方向进行。这里可以用压力对平衡常数的影 响从本质上对原理加以说明。
•对于理想气体，
•仅是温度的函数
压力对化学平衡的影响
•因为
•所以
•也仅是温度的函数。
压力对化学平衡的影响
•对理想气体
• 与压力有关，
，气体分子数减少，加压，
反应正向进行，反之亦然。
•等温、等压条件下，
•当
时：
热力学基本方程
•这两个公式适用条件：
•（1）等温、等压、不作非膨胀功的一个化学反应；
•（2）表示有限体系中发生微小的变化；
•
公式(b)表示在大量的体系中发生了反应进度等
于1 mol的变化。这时各物质的浓度基本不变，化学势
从自由能函数计算平衡常数
•求平衡常数 •设任意反应
• 等式右边第一项是反应前后各物质自由能函数的 差值，第二项的分子是0K时该反应热力学能的变化 值。
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。
物理化学上册第五版天津大学出版社第六章相平衡习题答案
物理化学上册第五版天津大学出版社第六章相平衡习题答案6-1 指出下列平衡系统中的组分数C ，相数P 及自由度数F ： (1)I 2（s ）与其蒸气成平衡；(2)CaCO 3（s ）与其分解产物CaO （s ）和CO 2（g ）成平衡； (3)NH 4HS(s)放入一抽空的容器中，并与其分解产物NH 3(g)和H 2S(g)成平衡；(4)取任意量的NH 3(g)和H 2S(g)与NH 4HS(s)成平衡；(5) I 2作为溶质在两不相互溶液体H 2O 和CCl 4中达到分配平衡（凝聚系统）。
解：（1） S-R-R '=1-0-0=1；P=2；F=C-P+2=1 （2） S-R-R '=3-1-0=2；P=3；F=C-P+2=1 （3） S-R-R '=3-1-1=1；P=2；F=C-P+2=1 （4） S-R-R '=3-1-0=2；P=2；F=C-P+2=2 （5） S-R-R '=3-0-0=3；P=2；F=C-P+1=26-2 已知液体甲苯（A ）和液体苯（B ）在90℃时的饱和蒸气压分别为kPa p s A 22.54=和kPa p sB12.136=。
两者可形成理想液态混合物。
今有系统组成为3.00,=B x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4556.0=B y ，求： （1）平衡时液相组成B x 及系统的压力p ；（2）平衡时气、液两相的物质的量n （g ），n （l ）。
解：（1）理想液态混合物，A 、B 均适用拉乌尔定律，故有B B B sB B s A B A kPax x kPa x p x p p p p 12.136)1(22.54)1(+-=+-=+=（1）p x kPa p x p p p y B B sB B B /12.136//4556.0⨯====（2）由式（1）及式（2）得B B kPax x kPa p 12.136)1(22.54+-= （3）p x kPa B /12.1364556.0⨯=（4）联立式（3）与式（4），解得 kPa p 70.74=，2500.0=Bx（2）根据杠杆规则molmol l n n g n mol mol n x y x y l n BB B B 216.1)784.35()()(784.352500.04556.03000.04556.0)(0,=-=-==⨯--=--=6-2 单组分系统硫的相图示意如下.试用相律分析相图中各点、线、面的相平衡关系及自由度数。
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
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） I 2(s)与其蒸气成平衡；
（2） CaCO 3(s)与其分解产物CaO(s)和CO 2(g)成平衡；
（3） NH 4HS(s)放入一抽空的容器中，并与其分解产物NH 3(g)和H 2S(g)成平衡； （4） 取任意量的NH 3(g)和H 2S(g)与NH 4HS(s)成平衡。
（5） I 2作为溶质在两不互溶液体H 2O 和CCl 4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
.n mol .n n )..(n )..(.n n n )x x (n )x y (l g l g g l l l ,B o ,B g o ,B g ,B 784321612503030455605
0==-=-=+-=-
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。
在恒温90℃下逐渐降低压力，问
（1）压力降到多少时，开始产生气相，此气相的组成如何？
（2）压力降到多少时，液相开始消失，最后一滴液相的组成如何？
（3）压力为92.00 kPa时，系统内气-液两相平衡，两相的组成如何？两相的物质的量各位多少？
6.6 101.325 kPa下水(A)-醋酸(B)系统的气-液平衡数据如下。
100 102.1 104.4 107.5 113.8 118.1
0 0.300 0.500 0.700 0.900 1.000
0 0.185 0.374 0.575 0.833 1.000
（2）从图上找出组成为的气相的泡点。
（3）从图上找出组成为的液相的露点。
（4）105.0 ℃时气-液平衡两相的组成是多少？
（5）9 kg水与30 kg醋酸组成的系统在105.0 ℃达到平衡时，气-液两相的质量各为多少？解：（1）气-液平衡的温度-组成图为
（2）的气相的泡点为110.3℃。
（3）的液相的露点为112.7℃。
（4）105.0℃时气-液平衡两相的组成，。
6.7 已知水-苯酚系统在30℃液-液平衡时共轭溶液的组成
为：L
1（苯酚溶于水），8.75 %；L
2
（水溶于苯酚），
69.9 %。
（1）在30℃，100 g苯酚和200 g水形成的系统达液-液平衡时，两液相的质量各为多少？
（2）在上述系统中若再加入100g苯酚，又达到相平衡时，两液相的质量各变到多少？
解：（1）系统代表点
，
根据杠杆原理
6.8 水-异丁醇系统液相部分互溶。
在101.325 kPa下，系统的共沸点为89.7 ℃。
气(G)、
液(L
1)、液(L
2
)三相平衡时的组成依次为：70.0 %；8.7 %；85.0 %。
今由350 g
水和150 g异丁醇形成的系统在101.325 kPa压力下由室温加热，问：
（1）温度刚要达到共沸点时，系统处于相平衡时存在哪些相？其质量各为多少？
（2）当温度由共沸点刚有上升趋势时，系统处于相平衡时存在哪些相？其质量各为多少？
6.9 恒压下二组分液态部分互溶系统气-液平衡的温度-组成图如附图，指出四个区域内平衡的相。
解：各相区已标于图上。
l
, B in A.
1
l
, A in B.
2
6.10 为了将含非挥发性杂质的甲苯提纯，在86.0 kPa 压力下用水蒸气蒸馏。
已知：在此压力下该系统的共沸点为80℃，80℃时水的饱和蒸气压为4
7.3 kPa。
试求：
（1）气相的组成（含甲苯的摩尔分数）；
（2）欲蒸出100 kg纯甲苯，需要消耗水蒸气多少千克？
6.11 液体H
2O(A)，CCl
4
(B)的饱和蒸气压与温度的关系如下：
40 50 60 70 80 90
7.38 12.33 19.92 31.16 47.34 70.10
28.8 42.3 60.1 82.9 112.4 149.6 两液体成完全不互溶系统。
（1）绘出H
2O-CCl
4
系统气、液、液三相平衡时气相中H
2
O，CCl
4
的蒸气分压对温度的关系曲
线；
（2）从图中找出系统在外压101.325 kPa下的共沸点；
（3）某组成为（含CCl4的摩尔分数）的H2O-CCl4气体混合物在101.325 kPa下恒压冷却到80℃时，开始凝结出液体水，求此混合气体的组成；
（4）上述气体混合物继续冷却至70℃时，气相组成如何；
（5）上述气体混合物冷却到多少度时，CCl
4
也凝结成液体，此时气相组成如何？
6.12 A–B二组分液态部分互溶系统的液-固平衡相图如附图，试指出各个相区的相平衡关系，各条线所代表的意义，以及三相线所代表的相平衡关系。
6.13 固态完全互溶、具有最高熔点的A-B二组
分凝聚系统相图如附图。
指出各相区的相平衡关系、
各条线的意义并绘出状态点为a，b的样品的冷却曲
线。
解：单项区：1 (A + B, 液态溶液, l)
4 (A + B, 固态溶液, s)
二相区：2 (l+ s), 3 (l + s)
上方曲线，液相线，表示开始有固溶体产生；
下方曲线，固相线，表示液态溶液开始消失。
冷却曲线如图所示
6．15 二元凝聚系统Hg－Cd相图示意如图指出各个相区的稳定相，三相线上的相平衡关系。
质），再根据两个单相区（线）夹着的区域便为该两单相区的共
存区。
如本题的附图是由两个具有转熔型的、二组分固态部分互
溶凝聚系统相图组合而成的，因此有固溶体单相区存在。
6．23 指出图中二组分凝聚系统相图内各相区的平衡相，指出三相线的相平衡关系。