发布时间 : 星期四 文章物理化学答案 - 第三章 - 多组分系统热力学及其在溶液中的应用习题解答[1]更新完毕开始阅读
pH2??p总-p水蒸气?xH2?1.12?10?1.27?106?4??0.353?3.51?10Pa
4pN2?6.42?10Pa
H2和N2溶解于水形成稀溶液，根据亨利定律可求出H2和N2在水中的浓度。由
4于题给溶解系数是体积，为方便计算，可将浓度和体积的换算系数并入亨利常数。即：p2?Kmm2?k?V2
根据溶解系数，可求出323K、标准压力下在100cm3水中溶解的H2和N2的体积：
VH2?1.608cm，VN2?1.088cm
??1.088 pH2?k1??1.608 pN2?k2pH2?k1??VH2??VN pN?k22233??所以
VH2?pH2?1.068p??0.556cm3 VN?2pN2?1.088p??0.691cm3
?4mH2?0.556?222400?4.97?10?5g mN?20.691?2822400?8.63?10g
例10．0.900gHAc溶解在50.0gH2O中的溶液，其凝固点为-0.558℃。2.32gHAc溶解在100gC6H6中的溶液，其凝固点较纯C6H6降低了0.970℃。试分别计算HAc在H2O中和C6H6中的摩尔质量，并解释二者的摩尔质量为什么不同。 解：Kf(H2O)?1.86K?kg?mol在H2O中：M?Kf(H2O)?1，Kf(C6H6)?5.12K?kg?mol?60g?mol?1?1
WBWA?TfWBB
在C6H6中：MB?Kf(C6H6)WA?Tf?122g?mol?1
结果说明HAc在C6H6中是二聚体(HAc)2。
例11．298.2K时有一稀的水溶液，测得渗透压为1.38?106Pa，试求：（1）该溶液中溶质B的浓度xB；（2）若B为非挥发性溶质，该溶液沸点升高值为多少？
（3）从大量该溶液中取出1mol纯水，需做功多少？已知水的摩尔蒸发焓
?vapHm?40.63kJ?mol。
?解：（1）??cBRT
cB??RT?0.566mol?dm?3
对于稀溶液，可近似认为mB?cB，得
xB?mB100018?mB*2?0.55655.6?0.556?0.01
（2）Kb?RTb???vapHm,AMA?8.314??373.15?406302?0.018?0.52K?kg?mol?1
?Tb?Kb?mB?0.52?0.556?0.29K
（3）Wf??G??RTlnxA??8.314?298.15?ln0.99?24.91J
例12．288K时，将1molNaOH和4.599mol水混合形成的溶液的蒸汽压力为596Pa。求：（1）该溶液中水的活度；（2）该溶液的沸点；（3）在该溶液中和在纯水中，水的化学势相差多少？ 解：（1）aA?pApA*??5961705?0.350
（2）lnaA?vapHm?11????*? ?T?R?bTb?340.7?10?11??? Tb?405K ln0.35????8.314?Tb373?????A（-?A?RTlnaA)??RTlnaA?2514J （3）??A??A(纯水）-?（溶液）A例13．100g水中溶解29gNaCl形成的溶液，在100℃时的蒸汽压8.29?104Pa，求此溶液在100℃时的渗透压。（100℃时水的密度为1.043cm3?g?1） 解：aA?pApA*?pAp?
lnaA??RTVm,A*?Vm,ARTlnpAp?*
?????3.32?10Pa7
例14．由A和B形成的溶液，正常沸点为333.2K，A和B的活度因子分别为
4*1.3和1.6，A的活度为0.6，p*?5.33?10Pa，试求纯B的蒸汽压pB。 A解：aA?xA?A，?xA?xB?1?xA?0.5385
?pB?pBaB?pBxB?B
**aA??0.61.3?0.4615
A?p*B?pBxB?B?p?pAxB?B?101325?5.333?10?0.60.5385?1.64?80500Pa
三、思考题和习题解答 （一）思考题解答
1.拉乌尔定律与亨利定律的区别是什么？
答：理想稀溶液的两个基本经验定律既有区别又有联系。相同点：它们都反映了在稀溶液中某一物质的浓度与其达平衡的蒸气分压成正比的关系。不同点：（1）对象不同，拉乌尔定律讨论的对象是溶剂，而亨利定律讨论的对象是溶质（除理想溶液）；（2）比例系数不同，在拉乌尔定律中p* 是A的饱和蒸气压，在一定A温度、压力下，只与A的本性有关。在亨利定律中，kx、km、kc是实验常数，在一定温度、压力下，除与B的性质有关外，还与A的性质有关。
2.对于多组分系统为何要引入偏摩尔量的概念？ 某一组分的偏摩尔量与哪些因素有关？
答：实验证明，对于非理想的均匀混合物，除质量外，其他广度性质并不等于各组分的该性质的简单加和。例如在273.15K，标准压力下，取50 cm3水和50 cm3乙醇与混合，混合后的体积V并不等于100 cm3，而是96 cm3。非理想的多组分均相系统的广度性质不但与各组分的本性有关，而且随浓度的变化而变化。为了表示非理想的多组分均相系统的广度性质与各组分的浓度的关系，从而进一步描
述这类系统的状态并讨论其规律，需要引入偏摩尔量的概念用以代替纯物质所用的物质的量。偏摩尔量与温度、压力以及系统的浓度有关。 3.偏摩尔量是否可能为负值？ 为什么？
答：偏摩尔量有可能为负值。因为偏摩尔量的含义是指在等温、等压、保持B 物质以外的所有组分的物质的量不变的条件下，改变所引起广度性质Z的变化 值，或在等温、等压条件下，在大量的定组成体系中加入单位物质的量的B物 质所引起广度性质Z的变化值。
4.真实气体与理想气体标准态是如何规定的？
答：理想气体压力为p?（p??100kPa）时的状态称为理想气体标准态；真实气体B的标准态为温度T、压力p?、且假想具有理想气体行为时的状态。 5.液态混合物与溶液的区别是什么？液态混合物和溶液中各组分的标准态分别是什么？
答：溶液包含溶剂和溶质，而液态混合物没有溶剂和溶质之分。液态混合物中任一组分的标准态均为同样温度T，压力为标准压力p?下的纯液体；溶液中溶剂A的标准态为温度为T，压力为标准压力p?下的纯溶剂，溶质B的标准态均为温度T，压力为标准压力p?，xB?1且符合亨利定律的假想状态。
6.理想液态混合物与理想稀溶液各有哪些性质？恒温恒压下，由于理想液态混合物的?mixH?0 ，所以?mixS??mixHT?0对吗? 为什么？
答：理想液态混合物中任意组分在一定的温度和压力下，在任意浓度均遵守拉乌尔定律；一定的温度和压力下，在一定的浓度范围内，理想稀溶液中溶剂遵守拉乌尔定律，溶质遵守亨利定律。
恒温恒压下，由于理想液态混合物的?mixH?0 ，所以?mixS?*的。?mixS?S混合后?S混合前??nBSB??nBSm??R?nBlnxB ,BBBB?mixHT?0是不对
7.使用下列公式有何限制条件？ （1）?mixS??R?nBlnxB
B