物理化学课后习题第五章答案

合集下载

大学物理化学核心教程第二版(沈文霞)课后参考答案第5章

第五章化学平衡一．基本要求1．掌握化学反应等温式的各种形式，并会用来判断反应的方向和限度。

2．了解标准平衡常数的定义，掌握标准平衡常数的各种表示形式和计算方法。

3．掌握标准平衡常数K 与r m G ∆在数值上的联系，熟练用热力学方法计算r m G ∆，从而获得标准平衡常数的数值。

4．了解标准摩尔生成Gibbs 自由能f m G ∆的定义和它的应用。

5．掌握温度对化学平衡的影响，记住van ’t Hoff 公式及其应用。

6．了解压力和惰性气体对化学平衡的影响。

二．把握学习要点的建议把本章放在多组分系统之后的目的，就是要利用多组分系统中介绍的化学势的概念和各种表示方式，来导出化学反应等温式，从而用来判断化学反应的方向与限度。

本章又用到了反应进度的概念，不过其值处在0 1 mol -的区间之内。

因为在利用化学势的表示式来计算反应的Gibbs 自由能的变化值时，是将化学势看作为一个定值，也就是在有限的反应系统中，化学进度为d ξ，如果在一个很大的系统中， 1 mol ξ=。

严格讲，标准平衡常数应该用绝对活度来定义，由于本教材没有介绍绝对活度的概念，所以利用标准态化学势来对标准平衡常数下定义，其含义是一样的。

从标准平衡常数的定义式可知，标准平衡常数与标准化学势一样，都仅是温度的函数，因为压力已指定为标准压力。

对于液相反应系统，标准平衡常数有其相应的形式。

对于复相化学反应，因为纯的凝聚态物质本身就作为标准态，它的化学势就是标准态化学势，已经归入r m G ∆中，所以在计算标准平衡常数时，只与气体物质的压力有关。

学习化学平衡的主要目的是如何判断反应的方向和限度，知道如何计算平衡常数，了解温度、压力和惰性气体对平衡的影响，能找到一个经济合理的反应条件，为科研和工业生产服务。

而不要过多地去考虑各种浓度表示式和各种平衡常数表示式之间的换算，否则会把自己搞糊涂了，反而没抓住主要内容。

由于标准平衡常数与r m G ∆在数值上有联系，r m ln p G RT K ∆=-，所以有了r m G ∆的值，就可以计算p K 的值。

物理化学课后习题第五章答案

第五章化学平衡5.1 在某恒定的温度和压力下，取mol n o 1 的A(g)进行如下化学反应若，试证明，当反应进度时，系统的吉布斯函数G 值为最小，这时A, B 间达化学平衡。

5.3 一定条件下，Ag 与H 2S 可能发生下列反应：2Ag(s) + H 2S(g)Ag 2S(s) + H 2(g)25℃，100 kPa 下将Ag 置于体积比为10：1的H 2与H 2S 的混合气体中。

（1） Ag 是否会发生腐蚀而生成Ag 2S ？（2）混合气体中气体的体积分数为多少时，Ag 不会腐蚀生成Ag 2S ？解：（1）设H 2和H 2S 的起始量分别为10mol 和1mol ，H 2S 的解离度为α，则2Ag(s) + H 2S(g)Ag 2S(s) + H 2(g)1 1003.99210ln 15.298314.810)56.3326.40(ln 113<⋅-=⋅⨯⨯+⨯+-=+∆=∆--Θmol kJ mol J J RT G G pm r m r 所以，Ag 会发生腐蚀。

（2）设H 2S 气体的体积分数为y ，若想要Ag 不腐蚀，那么必须满足0ln ≥+=p m r m r J RT G G Θ∆∆即3107.6ln ⨯≥p J RT又有yyJp-=1得0628.)(2≤SHy5.4 已知同一温度，两反应方程及其标准平衡常数如下：求下列反应的。

解：所给反应= 2×(2)－(1)，因此θmrθ.mrθmrGΔGΔGΔ122=，－θθθθθθ12212)()ln(ln2lnKKKKRTKRTKRT=---=-5.5 在一个抽空的恒容容器中引入氯和二氧化硫，若它们之间没有发生反应，则在375.3 K时的分压分别为47.836 kPa和44.786 kPa。

将容器保持在375.3 K，经一定时间后，总压力减少至86.096 kPa，且维持不变。

求下列反应的K θ。

解：反应各组分物料衡算如下因此，5.9 在真空的容器中放入固态的NH4HS，于25℃下分解为NH3(g)与H2S(g)，平衡时容器内的压力为66.66 kPa。

物理化学第五章相平衡练习题及答案---精品管理资料

第五章相平衡练习题一、判断题：1．在一个给定的系统中，物种数可以因分析问题的角度的不同而不同，但独立组分数是一个确定的数。

2．单组分系统的物种数一定等于1。

3．自由度就是可以独立变化的变量。

4．相图中的点都是代表系统状态的点.5．恒定压力下，根据相律得出某一系统的f = l，则该系统的温度就有一个唯一确定的值。

6．单组分系统的相图中两相平衡线都可以用克拉贝龙方程定量描述。

7．根据二元液系的p～x图可以准确地判断该系统的液相是否是理想液体混合物.8．在相图中总可以利用杠杆规则计算两相平畅时两相的相对的量。

9．杠杆规则只适用于T~x图的两相平衡区.。

10．对于二元互溶液系,通过精馏方法总可以得到两个纯组分.11．二元液系中,若A组分对拉乌尔定律产生正偏差,那么B组分必定对拉乌尔定律产生负偏差.12．恒沸物的组成不变.13．若A、B两液体完全不互溶,那么当有B存在时，A的蒸气压与系统中A的摩尔分数成正比。

14．在简单低共熔物的相图中，三相线上的任何一个系统点的液相组成都相同.15．三组分系统最多同时存在5个相.二、单选题：1．H2O、K+、Na+、Cl- 、I- 体系的组分数是：(A) K = 3 ; (B) K = 5 ；（C）K = 4 ；(D) K = 2 . 2．克劳修斯－克拉伯龙方程导出中，忽略了液态体积.此方程使用时，对体系所处的温度要求:（A）大于临界温度；（B) 在三相点与沸点之间；（C）在三相点与临界温度之间；(D）小于沸点温度.3．单组分固－液两相平衡的p～T曲线如图所示，则：(A）V m(l) = V m（s) ；（B) V m(l)＞V m(s) ；(C) V m(l)＜V m(s) ；（D）无法确定。

4．蒸汽冷凝为液体时所放出的潜热，可用来：(A) 可使体系对环境做有用功；（B) 可使环境对体系做有用功；(C）不能做有用功；(D) 不能判定。

5．压力升高时，单组分体系的熔点将如何变化:(A) 升高；（B）降低；（C）不变; （D）不一定。

物理化学核心教程第三版第五章答案

物理化学总复习第五章化学平衡第六章1. 在880℃时，CaCO 3（s ）分解为CaO （s ）和CO 2（g ）的分压为p co2大于1标准压力。

如果反应为2CaCO 3(g)=2CaO(s)+2CO 2(g)，则反应的标准平衡常数K 0=。

2.已知298K 时反应N 2O 4(g)▯2NO 2(g)的K 0为0.1132。

今在相同温度且N 2O 4(g)及NO 2(g)的分压均为101.325kPa 的条件下，反应将是：答案：D （A ）向生成NO 2(g)的方向进行（B ）正好达到平衡（C ）难以判断其进行方向（D ）向生成N 2O 4(g)的方向进行3.在400℃和标准压力下，反应32H 2(g)+12N 2(g)▯NH 3(g)的K 0为0.0129，则在相同温度和压力下，反应3H 2(g)+N 2(g)▯2NH 3(g)的K 0=1.66×10-4。

4.已知温度T 时反应H 2O(g)▯H 2(g)+12O 2(g)的平衡常数为K 10，反应CO(g)+ H 2O(g)▯ H 2(g) +CO 2(g)的平衡常数为K ，同温下反应CO 2(g)▯CO(g)+12O 2(g)的平衡常数K 应为答案: D (A) K =K 10+K (B) K =K 10 +K (C) K =K /K 10 (D) K = K 10/K5.在温度T 时，将纯NH 4HS(s)置于抽空的容器中，则NH 4HS(s)按下式发生分解:NH 4HS(s)▯NH 3(g)+H 2S(g)，测得平衡时体系的总压力为p ，则平衡常数K 0为:(A) 0.25 p 2 (B) 0.25p (C) p 2 (D) 0.5p 2 答案: A6.在298K 时，反应CuSO 4.3H 2O(s)▯CuSO 4(s)+3H 2O(g)的K 0为 1X10-6，则此时平衡的水蒸气分压为: 1X10-2p 0。

物理化学上册第五版天津大学出版社第五章化学平衡习题答案

物理化学上册第五版天津大学出版社第五章化学平衡习题答案5-1 在某恒定的温度和压力下，取mol n 10=的A （g ）进行如下反应：)()(g B g A =若θθμμA B =，试证明，当反应进度mol 5.0=ξ时，系统的吉布斯函数G 值为最小，这时A ，B 间达到化学平衡。

证明：)()(g B g A =设开始时，A 的物质的量为0,A n ，B 的物质的量为0,B n ，而反应过程中A 、B 的物质的量分别为A n 与B n ，此时系统的吉布斯函数为ξμμd dG B B )(-=设反应从A 开始时mol n A 10=，当反应进度mol 5.0=ξ时，mol 5.0n n B A ==，mol nBB1=∑，p 5.0p p B A ==及θθμμA B =代入上式得)}ln ln (){( )}ln ()ln ({)(=-+-=+-+=-=ξμμξνμνμξμμθθθθd p RT p RT d p RT p RT d dG A B A B A A B B B B或 0,=⎪⎪⎭⎫⎝⎛∂∂-=pT G A ξ 这就证明了若θθμμA B =，反应进度mol 5.0=ξ时，系统的吉布斯函数G 值为最小，此时0,=⎪⎪⎭⎫⎝⎛∂∂-=pT G A ξ，A ，B 间达到化学平衡。

5-2 已知四氧化二氮的分解反应)(42g O N )(22g NO在298.15K 时，θmrG ∆175.4-⋅=mol kJ 。

试判断在此温度及下列条件下，反应进行的自发方向：（1）)1000( ),100(242kPa NO kPa O N ；（2）)100( ),1000(242kPa NO kPa O N ；（3）)200( ),300(242kPa NO kPa O N 。

解：1454.0K ,9283.1)15.298314.8/(1075.4/ln 3=-=⨯⨯-=∆-=θθθRT G K m r（1）100100/100)100/1000(/)/(22422===θθp p p p J O N NO p ， ,θK J p >反应向左；（2）1.0100/1000)100/100(/)/(22422===θθp p p p J O N NO p ， ,θK J p <反应向右；（3）333.1100/300)100/200(/)/(22422===θθp p p p J O N NO p， ,θK J p >反应向左。

物理化学第五版课后习题答案解析电子教案

物理化学第五版课后习题答案解析第五章化学平衡5－1．在某恒定的温度和压力下，取n 0﹦1mol 的A (g )进行如下化学反应：A (g )B (g )若0B μ﹦0A μ，试证明，当反应进度﹦0.5mol 时，系统的吉布斯函数G 值为最小，这时A ，B 间达到化学平衡。

解：设反应进度为变量A (g )B (g )t ﹦0 n A , 0﹦n 0 0 0﹦0t ﹦t 平 n A n B﹦BBn ν n B ﹦B，n A ﹦n 0－n B ﹦n 0－B，n ﹦n A ＋n B ﹦n 0气体的组成为：y A ﹦A n n ﹦00B n n νξ-﹦01n ξ-，y B ﹦B nn﹦0n ξ各气体的分压为：p A ﹦py A ﹦0(1)p n ξ-，p B ﹦py B ﹦p n ξ各气体的化学势与的关系为：0000ln ln (1)A A AA p p RT RT p p n ξμμμ=+=+- 0000lnln B B B B p p RT RT p p n ξμμμ=+=+⋅ 由 G ＝n AA＋n BB＝(n A 0A μ＋n B 0B μ)＋00ln(1)A p n RT p n ξ-＋00ln B p n RT p n ξ⋅ ＝[n 0－A μ＋0B μ]＋n 00lnpRT p ＋00()ln(1)n RT n ξξ--＋0ln RT n ξξ 因为 0B μ﹦0A μ，则G ＝n 0(0A μ＋0lnpRT p)＋00()ln(1)n RT n ξξ--＋0ln RT n ξξ ,0()ln T p G RT n ξξξ∂=∂- 20,20()()T p n RT Gn ξξξ∂=-∂-＜0 令 ,()0T p Gξ∂=∂011n ξξξξ==-- ﹦0.5 此时系统的G 值最小。

5－2．已知四氧化二氮的分解反应 N 2O 4 (g ) 2 NO 2(g )在298.15 K 时，0r m G ∆＝4.75kJ ·mol －1。

物理化学第五版课后习题答案解析

第五章化学平衡5－1．在某恒定的温度和压力下，取n 0﹦1mol 的A (g )进行如下化学反应：A (g )B (g )若0B μ﹦0A μ，试证明，当反应进度﹦0.5mol 时，系统的吉布斯函数G 值为最小，这时A ，B 间达到化学平衡。

解：设反应进度为变量A (g )B (g )t ﹦0 n A , 0﹦n 0 0 0﹦0t ﹦t 平 n A n B﹦BBn ν n B ﹦B，n A ﹦n 0－n B ﹦n 0－B，n ﹦n A ＋n B ﹦n 0气体的组成为：y A ﹦A n n ﹦00B n n νξ-﹦01n ξ-，y B ﹦B nn﹦0n ξ各气体的分压为：p A ﹦py A ﹦0(1)p n ξ-，p B ﹦py B ﹦p n ξ各气体的化学势与的关系为：0000ln ln (1)A A AA p p RT RT p p n ξμμμ=+=+- 0000lnln B B B B p p RT RT p p n ξμμμ=+=+⋅ 由 G ＝n AA＋n BB＝(n A 0A μ＋n B 0B μ)＋00ln(1)A p n RT p n ξ-＋00ln B p n RT p n ξ⋅ ＝[n 0－A μ＋0B μ]＋n 00lnpRT p ＋00()ln(1)n RT n ξξ--＋0ln RT n ξξ 因为 0B μ﹦0A μ，则G ＝n 0(0A μ＋0lnpRT p )＋00()ln(1)n RT n ξξ--＋0ln RT n ξξ ,0()ln T p G RT n ξξξ∂=∂- 20,20()()T p n RT Gn ξξξ∂=-∂-＜0 令 ,()0T p Gξ∂=∂011n ξξξξ==-- ﹦0.5 此时系统的G 值最小。

5－2．已知四氧化二氮的分解反应 N 2O 4 (g) 2 NO 2(g )在298.15 K 时，0r m G ∆＝4.75kJ ·mol －1。

物理化学第五章相平衡练习题及答案

物理化学第五章相平衡练习题及答案第五章相平衡练习题⼀、判断题:1.在⼀个给定的系统中,物种数可以因分析问题的⾓度的不同⽽不同,但独⽴组分数就是⼀个确定的数。

2.单组分系统的物种数⼀定等于1。

3.⾃由度就就是可以独⽴变化的变量。

4.相图中的点都就是代表系统状态的点。

5.恒定压⼒下,根据相律得出某⼀系统的f = l,则该系统的温度就有⼀个唯⼀确定的值。

6.单组分系统的相图中两相平衡线都可以⽤克拉贝龙⽅程定量描述。

7.根据⼆元液系的p～x图可以准确地判断该系统的液相就是否就是理想液体混合物。

8.在相图中总可以利⽤杠杆规则计算两相平畅时两相的相对的量。

9.杠杆规则只适⽤于T～x图的两相平衡区。

10.对于⼆元互溶液系,通过精馏⽅法总可以得到两个纯组分。

11.⼆元液系中,若A组分对拉乌尔定律产⽣正偏差,那么B组分必定对拉乌尔定律产⽣负偏差。

12.恒沸物的组成不变。

13.若A、B两液体完全不互溶,那么当有B存在时,A的蒸⽓压与系统中A的摩尔分数成正⽐。

14.在简单低共熔物的相图中,三相线上的任何⼀个系统点的液相组成都相同。

15.三组分系统最多同时存在5个相。

⼆、单选题:1.H2O、K+、Na+、Cl- 、I- 体系的组分数就是:(A) K = 3 ; (B) K = 5 ; (C) K = 4 ; (D) K = 2 。

2.克劳修斯－克拉伯龙⽅程导出中,忽略了液态体积。

此⽅程使⽤时,对体系所处的温度要求:(A) ⼤于临界温度; (B) 在三相点与沸点之间;(C) 在三相点与临界温度之间; (D) ⼩于沸点温度。

3.单组分固－液两相平衡的p～T曲线如图所⽰,则:(A) V m(l) = V m(s) ; (B) V m(l)＞V m(s) ;(C) V m(l)＜V m(s) ; (D) ⽆法确定。

4.蒸汽冷凝为液体时所放出的潜热,可⽤来:(A) 可使体系对环境做有⽤功; (B) 可使环境对体系做有⽤功;(C) 不能做有⽤功; (D) 不能判定。

物理化学课后解答第五章

第五章习题及答案*1. (1) 比较、总结零级、一级和二级反应的动力学特征，并用列表形式表示。

(2) 某二级反应的反应物起始浓度为0.4×103mol · m -3。

该反应在80分钟内完成30%,计算其反应速率常数及完成反应的80%所需的时间。

(答案: k = 1.339×10-5 m 3•mol -1•min -1，t =746.8min)2. 已知A 、B 两个反应的频率因子相同，活化能之差：E A -E B =16.628 kJ ·mol -1。

求：(1) 1000K 时, 反应的速率常数之比k A /k B =? 1500K 时反应的速率常数之比k A /k B 有何变化?(答案: k A /k B, 1000=0.1353, k A /k B, 1500=0.2635 )3. 某电炉冶炼1Cr18Ni9 不锈钢, 试验中每两分钟取样一次，碳的质量分数的分析结果如下表所示。

t /min 0 2 4 6 8 10 12 14 w [C] 1.6% 1.25% 1.04% 0.78% 0.52% 0.30% 0.23% 0.16%要求：(1) 根据碳含量变化，绘出w [C]~t 及lg w [C]~t 图。

分析在w [C]≈0.2%附近，反应的表观级数有何变化。

如果以w [C]=0.2%为界，将脱碳过程分为两个阶段，问两个阶段的表观级数n 1、n 2和表观速率常数k 1、k 2各为多少？(2) 已知当w [C]<0.2%以后, 温度与时间成线性关系，可以写为3/k dt dT =，k 3仅为吹氧速率的函数。

试推导w [C]随温度变化的微分式及其积分式。

(3) 如果k 2/k 3=8.7×10-3K -1，又知同样的吹炼条件下，有如下原始数据：吹炼起始温度为1600o C ，起始钢液成分：w [C]=1.41%，w [Si]=0.44%,w [Cr]=19.38%, w [Ni]=10.60%。

物理化学第5章课后答案傅献彩_第五版

第五章相平衡1.As，DCs)分解的反应方程为AgRG—2Ag3) +寺。

S 当用A&O(s)进行分無达平衡时•系统的组分数、自由度数和可能平衡共存的最大相数各为多少？解:S=3, C=S~R=2(P—3»f~ C+2—^P=l/=0时4最大为4-2.搭出如下各系统的组分数、相数和自曲度数各为多少？{l)NH+CKs)在抽空容器中，部分分解为NH^Cgi.HCKg)达平衡：(2)NH1CKs)在含有一定量NHME的容器中，部分分解为NH J(g)T HCl(gJ达平衡；(3)NH<HS(5)与任竜量的NH,(g}和比虫g)混合,达分解平衡；(4)在900K 时CX叮与CO(g)1CO z(g)(G达平翫解：NHKHNH* (g) + HCKg)门)呂=3* C=S-R-R， {R=l f R f = r) [NHi]=[HCl]-C=1T贞=2, /=C—^+2 = 1(2)S=3, C=S-R-R"=2 f=C~^-\~2=2(3)S=3, C=S-'K-/?>=3-l~0=2t^=2同2)C<s)+yQ(g)—CO(g)①(4)9D0K 时’CCXg)+(^ (g)—Ct> (g) ②CW(◎中[CO]的慑不定龙=0、C=S-R-R f = 4-2-0=2^=2 厂=C+d_gL玉在制水煤气的过稈中，有五种物质,C(s)T CX)(g),COt(g},a(g)和H2(.)(g)建立如下三牛平衡，试求该系统的独立组分数.C(s> + H； 0(g)^=H2(g)4-CO(g) (1>COt(g) + H? H E 0( fi) +CO(g) (2)C02(g)+C(s>—2CO(g> <3)解:建立3个平衡，(3)式可由⑴十⑵得到5=5C=^S-R-R'=3t二已知2心為(打和压。

⑴可以生成如下三种水合物：N的CQ - H s O(s),Na s CCX・7H；O(s)和Na a C(.l * 10H2O(S)试求门)在大气压下•与Na^COj水溶液和冰平衡共存的忒合盐的最大值；(2)在时，与水蒸气平衡共存的水合盐的最大值.解：(1〉S=5t R=3t R^O C=S-R~R f^=2每生咸一种含水盐*R增加1.S增加1：匚、值不变.在P•下屮=0+1-①r =0时血绘大为3.已知有Na’EQ水陪揪和H2O(3)两相•则还能生成一种含水盐.(2)同样地T/* =c+i-0 e毘大为3故还可最多有两种含水盐主成-5.在不同温度下•测得Ag2O(s)分解时氧气的分压如下:T/K 401 417 443 463 486p(CQ)/kPa 10 20 51 101 203试问(1)分别于413K和423K时，在空气中加热银粉，是否有Ag2O(s)生成？(2)如何才能使Ag2O(s)加热到443K时而不分解？△ 1解:⑴ Ag2O(s)^=^2Ag(s)4—|-Oz(g)空气中Oz 的分压为0. 21X/>。

物理化学第三版课后答案沈文霞第五章

物理化学核心教材第三版课后答案沈文霞第五章一、单选题1．物理变化、化学变化是生活中的常见现象，下列属于化学变化的是（） [单选题] *A．气球爆炸B．菜刀生锈(正确答案)C．水蒸发D．玻璃破碎答案解析：A、气球爆炸只是形状的变化，无新物质生成，属于物理变化；B、菜刀生锈有铁锈等新物质生成，属于化学变化；C、水蒸发，只是状态发生了改变，无新物质生成，属于物理变化；D、玻璃破碎，只是形状发生了改变，无新物质生成，属于物理变化。

故选B。

2．“水是生命之源，氧气是生命之气”。

氧气的下列性质中，属于化学性质的是（） [单选题] *A．能支持燃烧(正确答案)B．不易溶于水C．密度比空气略大D．无色气体答案解析：物质在化学变化中表现出来的性质叫化学性质，如可燃性、助燃性、氧化性、还原性、酸碱性、稳定性等；物质不需要发生化学变化就表现出来的性质，叫物理性质：物理性质经常表现为：颜色、状态、气味、密度、硬度、熔点、沸点、导电性、导热性、溶解性、挥发性、吸附性、延展性等。

A、能支持物质的燃烧，属于助燃性，需要化学变化体现，属于化学性质；B、不易溶于水，属于溶解性，不需要化学变化体现，属于物理性质；C、密度比空气大，属于密度，不需要化学变化体现，属于物理性质；D、无色气体属于颜色、状态，不需要化学变化体现，属于物理性质。

故选：A。

3．下列生产工艺中，没有化学变化发生的是（） [单选题] *A．“五粮”酿酒B．纺纱织布(正确答案)C．高炉炼铁D．联合制碱答案解析：A、酿酒生成了酒精，有新物质生成，属于化学变化；B、纺纱织布没有生成新物质，属于物理变化；C、高炉炼铁有新物质铁生成，属于化学变化；D、联合制碱生成了新物质碳酸钠，属于化学变化。

故选B。

4．下列判断错误的是（） [单选题] *A．NaOH固体有吸水性——物理性质B．NaOH固体为白色片状——物理性质C．NaOH固体溶于水得到的溶液对皮肤有腐蚀性——物理性质(正确答案) D．NaOH固体放在空气中易变质——化学性质答案解析：A、NaOH固体有吸水性，不需要通过化学变化就表现出来的性质，属于物理性质，说法正确；B、NaOH固体为白色片状，不需要通过化学变化就表现出来的性质，属于物理性质，说法正确；C、腐蚀性属于属于化学性质，说法错误；D、NaOH固体放在空气中易变质，氢氧化钠与空气中二氧化碳需要通过化学变化表现出来的性质，属于化学性质，说法正确。

物理化学核心教程第二版(沈文霞)课后习题答案5-8

第五章化学平衡一．基本要求1．掌握化学反应等温式的各种形式，并会用来判断反应的方向和限度。

2．了解标准平衡常数的定义，掌握标准平衡常数的各种表示形式和计算方法。

3．掌握标准平衡常数K 与r m G ∆在数值上的联系，熟练用热力学方法计算r m G ∆，从而获得标准平衡常数的数值。

4．了解标准摩尔生成Gibbs 自由能f m G ∆的定义和它的应用。

5．掌握温度对化学平衡的影响，记住van ’t Hoff 公式及其应用。

6．了解压力和惰性气体对化学平衡的影响。

本章又用到了反应进度的概念，不过其值处在0 1 mol -的区间之内。

从标准平衡常数的定义式可知，标准平衡常数与标准化学势一样，都仅是温度的函数，因为压力已指定为标准压力。

对于液相反应系统，标准平衡常数有其相应的形式。

而不要过多地去考虑各种浓度表示式和各种平衡常数表示式之间的换算，否则会把自己搞糊涂了，反而没抓住主要内容。

由于标准平衡常数与r m G ∆在数值上有联系，r m ln p G RT K ∆=-，所以有了r m G ∆的值，就可以计算p K 的值。

物理化学答案——第五章-相平衡[1]

物理化学答案——第五章-相平衡[1]第五章相平衡⼀、基本公式和内容提要基本公式1. 克劳修斯—克拉贝龙⽅程mmH dp dT T V ?=?相相（克拉贝龙⽅程，适⽤于任何纯物质的两相平衡）2ln mH d p dT RT=相（克劳修斯—克拉贝龙⽅程，适⽤与其中⼀相为⽓相，且服从理想⽓体状态⽅程的两相间平衡）2.特鲁顿(Trouton)规则1188vap mvap m bH S J mol k T --?=?≈??（T b 为该液体的正常沸点）3.相律f+Φ=C+n C=S-R-R ′ f+Φ=C+2 (最普遍形式)f* +Φ=C+1 (若温度和压⼒有⼀个固定，f * 称为“条件⾃由度”)*4. Ehrenfest ⽅程2112()p p C C dpdT TV αα-=-（C p ，α为各相的恒压热容，膨胀系数）基本概念1．相：体系中物理性质和化学性质完全均匀的部分，⽤Φ表⽰。

相的数⽬叫相数。

2．独⽴组分数C ＝S －R －R ′，S 为物种数，R 为独⽴化学反应计量式数⽬，R ′为同⼀相中独⽴的浓度限制条件数。

3．⾃由度：指相平衡体系中相数保持不变时，所具有独⽴可变的强度变量数，⽤字母 f 表⽰。

单组分体系相图相图是⽤⼏何图形来描述多相平衡系统宏观状态与 T 、p 、X B （组成）的关系。

单组分体系，因 C ＝1 ，故相律表达式为 f ＝3－Φ。

显然 f 最⼩为零，Φ最多应为 3 ，因相数最少为 1 ，故⾃由度数最多为 2 。

在单组分相图中，（如图5-1，⽔的相图）有单相的⾯、两相平衡线和三相平衡的点，⾃由度分别为 f ＝2、f ＝1、f ＝0。

两相平衡线的斜率可由克拉贝龙⽅程求得。

图5-1⼆组分体系相图根据相律表达式f＝C－Φ＋2＝4－Φ，可知f最⼩为零，则Φ最多为 4 ，⽽相数最少为 1 ，故⾃由度最多为 3 。

为能在平⾯上显⽰⼆组分系统的状态，往往固定温度或压⼒，绘制压⼒-组成（p-x、y）图或温度-组成（T-x、y）图，故此时相律表达式为f*＝3－Φ，⾃然f*最⼩为 0 ，Φ最多为 3，所以在⼆组分平⾯图上最多出现三相共存。

物理化学第五版课后习题答案解析

第五章化学平衡5－1．在某恒定的温度和压力下，取n 0﹦1mol 的A (g )进行如下化学反应：A (g )垐?噲? B (g ) 若0B μ﹦0A μ，试证明，当反应进度﹦时，系统的吉布斯函数G 值为最小，这时A ，B 间达到化学平衡。

解：设反应进度为变量A (g )垐?噲?B (g )t ﹦0 n A , 0﹦n 0 0 0﹦0 t ﹦t 平 n A n B ﹦BBn ν n B ﹦B ，n A ﹦n 0－n B ﹦n 0－B ，n ﹦n A ＋n B ﹦n 0气体的组成为：y A ﹦A n n ﹦00B n n νξ-﹦01n ξ-，y B ﹦B nn﹦0n ξ各气体的分压为：p A ﹦py A ﹦0(1)p n ξ-，p B ﹦py B ﹦p n ξ各气体的化学势与的关系为：0000ln ln (1)A A AA p p RT RT p p n ξμμμ=+=+- 0000lnln B B B B p p RT RT p p n ξμμμ=+=+⋅ 由 G ＝n AA ＋n BB ＝(n A 0A μ＋n B 0B μ)＋00ln(1)A p n RT p n ξ-＋00ln B p n RT p n ξ⋅ ＝[n 0－0A μ＋0B μ]＋n 00lnpRT p ＋00()ln(1)n RT n ξξ--＋0ln RT n ξξ 因为 0B μ﹦0A μ，则G ＝n 0(0A μ＋0lnpRT p)＋00()ln(1)n RT n ξξ--＋0ln RT n ξξ ,0()ln T p G RT n ξξξ∂=∂- 20,20()()T p n RT Gn ξξξ∂=-∂-＜0 令 ,()0T p Gξ∂=∂011n ξξξξ==-- ﹦ 此时系统的G 值最小。

5－2．已知四氧化二氮的分解反应 N 2O 4 (g )垐?噲? 2 NO 2(g )在 K 时，0r m G ∆＝·mol －1。

物理化学第五章相平衡练习题及答案

第五章相平衡练习题一、判断题：1．在一个给定的系统中,物种数可以因分析问题的角度的不同而不同，但独立组分数是一个确定的数。

2．单组分系统的物种数一定等于1。

3．自由度就是可以独立变化的变量。

4．相图中的点都是代表系统状态的点。

5．恒定压力下，根据相律得出某一系统的f = l,则该系统的温度就有一个唯一确定的值。

6．单组分系统的相图中两相平衡线都可以用克拉贝龙方程定量描述.7．根据二元液系的p～x图可以准确地判断该系统的液相是否是理想液体混合物。

8．在相图中总可以利用杠杆规则计算两相平畅时两相的相对的量。

9．杠杆规则只适用于T～x图的两相平衡区。

10．对于二元互溶液系，通过精馏方法总可以得到两个纯组分.11．二元液系中，若A组分对拉乌尔定律产生正偏差,那么B组分必定对拉乌尔定律产生负偏差.12．恒沸物的组成不变。

13．若A、B两液体完全不互溶，那么当有B存在时，A的蒸气压与系统中A的摩尔分数成正比.14．在简单低共熔物的相图中，三相线上的任何一个系统点的液相组成都相同。

15．三组分系统最多同时存在5个相。

二、单选题：1．H2O、K+、Na+、Cl- 、I—体系的组分数是：(A）K = 3 ；（B）K = 5 ；（C）K = 4 ;（D）K = 2 。

2．克劳修斯－克拉伯龙方程导出中，忽略了液态体积。

此方程使用时，对体系所处的温度要求：（A）大于临界温度；(B）在三相点与沸点之间；（C）在三相点与临界温度之间; （D) 小于沸点温度.3．单组分固－液两相平衡的p～T曲线如图所示，则：（A）V m（l) = V m（s）; (B）V m（l）＞V m(s) ;(C) V m（l）＜V m（s）；(D）无法确定。

4．蒸汽冷凝为液体时所放出的潜热，可用来：(A）可使体系对环境做有用功；(B) 可使环境对体系做有用功；（C）不能做有用功; （D）不能判定。

5．压力升高时,单组分体系的熔点将如何变化：（A) 升高; (B）降低; （C) 不变；(D）不一定.6．硫酸与水可组成三种化合物：H2SO4·H2O（s)、H2SO4·2H2O（s)、H2SO4·4H2O(s）,在p下,能与硫酸水溶液共存的化合物最多有几种：(A） 1 种；（B） 2 种; （C) 3 种; (D)0 种。

物理化学第五章相平衡练习题及答案

第五章相平衡练习题一、判断题：1．在一个给定的系统中，物种数可以因分析问题的角度的不同而不同，但独立组分数是一个确定的数。

2．单组分系统的物种数一定等于1。

3．自由度就是可以独立变化的变量。

4．相图中的点都是代表系统状态的点。

5．恒定压力下，根据相律得出某一系统的f = l，则该系统的温度就有一个唯一确定的值。

6．单组分系统的相图中两相平衡线都可以用克拉贝龙方程定量描述。

7．根据二元液系的p～x图可以准确地判断该系统的液相是否是理想液体混合物。

8．在相图中总可以利用杠杆规则计算两相平畅时两相的相对的量。

9．杠杆规则只适用于T～x图的两相平衡区。

10．对于二元互溶液系，通过精馏方法总可以得到两个纯组分。

11．二元液系中，若A组分对拉乌尔定律产生正偏差，那么B组分必定对拉乌尔定律产生负偏差。

12．恒沸物的组成不变。

13．若A、B两液体完全不互溶，那么当有B存在时，A的蒸气压与系统中A的摩尔分数成正比。

14．在简单低共熔物的相图中，三相线上的任何一个系统点的液相组成都相同。

15．三组分系统最多同时存在5个相。

二、单选题：1．H2O、K+、Na+、Cl- 、I- 体系的组分数是：(A) K = 3 ；(B) K = 5 ；(C) K = 4 ；(D) K = 2 。

2．克劳修斯－克拉伯龙方程导出中，忽略了液态体积。

此方程使用时，对体系所处的温度要求：(A) 大于临界温度；(B) 在三相点与沸点之间；(C) 在三相点与临界温度之间；(D) 小于沸点温度。

3．单组分固－液两相平衡的p～T曲线如图所示，则：(A) V m(l) = V m(s) ；(B) V m(l)＞V m(s) ；(C) V m(l)＜V m(s) ；(D) 无法确定。

4．蒸汽冷凝为液体时所放出的潜热，可用来：(A) 可使体系对环境做有用功；(B) 可使环境对体系做有用功；(C) 不能做有用功；(D) 不能判定。

5．压力升高时，单组分体系的熔点将如何变化：(A) 升高；(B) 降低；(C) 不变；(D) 不一定。