大学物理化学4-多组分体系热力学课后习题及答案

多组分体系热力学课后习题

一、是非题

下述各题中的说法是否正确?正确的在题后括号内画“√”,错的画“⨯”

1. 二组分理想液态混合物的总蒸气压大于任一纯组分的蒸气压。（ ）

2. 理想混合气体中任意组分B 的逸度B ~p 就等于其分压力p B ~。（ ）

3.

因为溶入了溶质，故溶液的凝固点一定低于纯溶剂的凝固点。（ ） 4.

溶剂中溶入挥发性溶质，肯定会引起溶液的蒸气压升高。（ ） 5.

理想溶液中的溶剂遵从亨利定律；溶质遵从拉乌尔定律。（ ） 6. 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。（ ）

7. 如同理想气体一样，理想液态混合物中分子间没有相互作用力。（ ）

8. 一定温度下，微溶气体在水中的溶解度与其平衡气相分压成正比（ ）

9. 化学势是一广度量。（ ）

10. 只有广度性质才有偏摩尔量（ ）

11. )

B C C,(,,B ≠⎪⎪⎭⎫

⎝⎛∂∂n V S n U 是偏摩尔热力学能，不是化学势。（ ） 二、选择题

选择正确答案的编号,填在各题题后的括号内

1. 在α、β两相中都含有A 和B 两种物质,当达到相平衡时,下列三种情况, 正确的是：( )。

(A)ααμ=μB A ； (B) βαμ=μA A ； (C) β

αμ=μB A 。 2. 理想液态混合物的混合性质是：( )。

(A)Δmix V ＝0，Δmix H ＝0，Δmix S ＞0，Δmix G ＜0；

(B)Δmix V ＜0，Δmix H ＜0，Δmix S ＜0，Δmix G ＝0；

(C)Δmix V ＞0，Δmix H ＞0，Δmix S ＝0，Δmix G ＝0；

(D)Δmix V ＞0，Δmix H ＞0，Δmix S ＜0，Δmix G ＞0。

3. 稀溶液的凝固点T f 与纯溶剂的凝固点*f T 比较，T f <*f

T 的条件是：（ ）。

（A ）溶质必需是挥发性的；

（B ）析出的固相一定是固溶体；

（C ）析出的固相是纯溶剂；

（D ）析出的固相是纯溶质。

4. 若使CO 2在水中的溶解度为最大，应选择的条件是：（ ）。

（A ）高温高压； （B ）低温高压； （C ）低温低压； （D ）高温低压。

5. 25℃时，CH4(g)在H2O(l)和C6H6(l)中的亨利系数分别为4.18×109Pa和57×106Pa，则

在相同的平衡气相分压p（CH4）下，CH4在水中与在苯中的平衡组成：（）。

（A）x（CH4，水）＞x（CH4，苯）；

（B）x（CH4，水）＜x（CH4，苯）；

（C）x（CH4，水）＝x（CH4，苯）。

三、填空题

将正确的答案填在题中画有“”处或表格中

1.氧气和乙炔气溶于水中的亨利系数分别是7．20×107Pa·kg·mol－１和133×108Pa·kg·mol－１,由亨利定律系数可知,在相同条件下, .在水中的溶解度大于.在水中的溶解度。

2.某理想稀溶液的温度为T，压力为p，溶剂A的摩尔分数为x A，则组分A的化学势表达式为：μA=_____________________________________。

μ==⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽。

3.写出理想液态混合物任意组分的化学势表达式：

B

4.在一定的温度和压力下某物质液气两相达到平衡，则两相的化学势

μB（l）与μB（g）⎽⎽⎽⎽⎽⎽；若维持压力一定，升高温度，则μB（l）与μB（g）都随之⎽⎽⎽⎽⎽⎽；但μB（l）比μB（g）⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽，这是因为⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽。

四、计算题

习题1

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μ1；

（2）373.15K，101325Pa水蒸气的化学势μ2；

（3）373.15K，202650Pa液态水的化学势μ3；

（4）373.15K，202650Pa水蒸气的化学势μ4。

习题2

100℃时，纯CCl4及纯SnCl4的蒸气压分别为1.933×105Pa及0.666×105Pa。这两种液体可组成理想液态混合物。假定以某种配比混合成的这种液态混合物，在外压力为1.013×105Pa的条件下，加热到100℃时开始沸腾。计算：（1）沸腾时该液态混合物的液相组成；

（2）该液态混合物开始沸腾时的第一个气泡的组成。

习题3

已知101.325kPa下，纯苯（A）的标准沸点和蒸发焓分别为353.3K和30726J·mol-1，纯甲苯（B）的标准沸点和蒸发焓分别为383.7K和31999J·mol-1。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，计算混合物的液相组成。

习题4

20℃时，当HCl的分压力为1.013×105Pa , 它在苯中的平衡组成(以摩尔分

数表示)为0.0425。若20℃时纯苯的蒸气压为0.100×105Pa , 问苯与HCl 的总压力为1.013×105Pa 时, 100 g 苯中至多可以溶解HCl 多少克? (已知HCl 的M r = 36.46 , C 6H 6的M r = 78.11。)

习题5

组分A 和组分B 形成理想液态混合物，已知330K 时纯组分A 的饱和蒸气压*A p =67.89kPa ，组分A 的摩尔蒸发焓m vap H ∆=5954J ·mol -1，纯组分B 的饱和蒸

气压*B p =24.32kPa ，组分B 的摩尔蒸发焓m vap H ∆=8303J ·mol -1，试求：

（1）在330K 时，与x A =0.25的混合物成平衡的蒸气组成及蒸气总压力p ；

（2）将上述气相于总压力不变时，冷却到310K ，并达到平衡，试求该条件下平衡蒸气组成及平衡液相组成；

习题6

在330.3 K ，丙酮(A)和甲醇的液态混合物在101325 Pa 下平衡，平衡组成为液相x A = 0.400，气相y A = 0.519。已知330.3 K 纯组分的蒸气压力p *

A = 104791 Pa ，p

B *

= 73460 Pa 。试说明该液态混合物是否为理想液态混合物，为什么？若不是理想液态混合物，计算各组分的活度和活度因子。(均以纯液态为标准态)

多组分体系热力学课后习题答案

一、是非题

1.( ⨯ )；2( √ )； 3. ( ⨯ )； 4. ( ⨯ )； 5. ( ⨯ )； 6 ( √ ) 7. ( ⨯ )； 8. ( √ )； 9. ( ⨯ )； 10. ( √ )；

11.( ⨯ )；

二、选择题

1. ( B )；

2.

( A )； 3. ( C )； 4. ( B )； 5. ( B )；

三、填空题 1. 氧气 乙炔气

2. A A ,A ln ),l (x RT T x +=

μμ