物化习题集1

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7、已知苯在101325Pa下于80.1℃沸腾,?vapHm=30.878kJ/mol。液体苯的Cp,m=142.7J?mol-1?K-1。今将40.53kPa,80.1℃的苯蒸气1mol,先恒温可逆压缩至101.325kPa,并凝结成液态苯,再在恒压下将其冷至60℃。求整个过程的Q、W、?U、?H及?S。

8、有1mol理想气体,初态为T1=298.2K,P1=100KPa,经下列三种过程达终态P2=600KPa。计算下列过程的Q、W、?U、?H、?G、?A和?S隔。(1)恒温可逆过程;(2)绝热可逆压缩;(3)自始至终用600KPa的外压恒温压缩。已知系统的Cp,m=7R/2,初态的标准熵Sθm(298K)=205.3 J?K-1?mol-1。

(3)在多大压力下水的沸点为105℃。

9、已知水在77℃时的饱和蒸气压为41.891kPa,在101.325kPa下的正常沸点为100℃。求: (1)下面表示水的蒸气压与温度关系的方程式中的A和B值; l g(p/Pa)= -A/T + B

(2) 在此温度范围内水的摩尔蒸发焓;

10、固体苯和液体苯的蒸气压与温度的关系分别如下: l g[p(s)/Pa]= -2310K/T + 11.971 l g [p(l)/Pa]= -1784K/T + 10.097

求:(1)苯的三相点温度及三相点的蒸气压;(2)苯在三相点时的熔化焓及熔化熵。

11、下列p-v图中,A→B是等温可逆过程,A→C是绝热可逆过程,若从A点出发:(a)经绝热不可逆过程同样达到V2,则终点D在C点之上还是在C点之下?(b) 经绝热不可逆过程同样达到P2,则终点D在C点之左还是在C点之右?为什么?

第三章 多组分系统热力学

一、选择题

1、过饱和溶液中溶剂的化学势比纯溶剂的化学势( )。 A. 高 B. 低 C. 相等 D. 不可比较

2、混合理想气体中组分B标准态与非理想气体中组分B标准态( )。 A. 相同 B. 不同 C. 不一定相同 D.无关系

3、当溶质溶于溶剂中形成浓度一定的溶液时,若采用不同的组成表示法,则下列说法正确的是( )。 A. 溶质的浓度数据相同 B. 溶质的活度数据相同

C. 溶质的化学势数据相同 D. 溶质的各标准态化学势数据相同

4、298K时,向甲苯的物质的量分数为0.6的大量苯-甲苯的理想溶液中加入1mol纯苯,这一过程的?G、

?H、?S为( )。

?G/J ?H/J ?S/J?K-1 A. 0 0 0 B. -1266 0 4.274 C. -2270 0 7.618 D. -542.6 0 1.821

5、298K、标准压力下,苯与甲苯形成理想溶液,第一份的体积为2dm3,其苯的物质的量分数为0.25,化学势为?1;第二份的体积为1dm3,其苯的物质的量分数为0.5,化学势为?2;则( )。 A. ?1>?2 B. ?1

6、两只烧杯各有1kg水,向A杯加入0.01mol蔗糖,向B杯加入0.01molNaCl,待两种溶质完全溶解后,两只烧杯按同样速度冷却降温,则有( )。

A. A杯先结冰 B. B杯先结冰 C. 两杯同时结冰 D. 不能预测结冰的先后

7、323K时,液体A的饱和蒸气压是液体B的饱和蒸气压的3倍,A、B两液体形成理想溶液,气液平衡时,在液相中A的物质的量分数为0.5,则气相中B的物质的量分数为( )。

A. 0.15 B. 0.25 C. 0.5 D. 0.65

8、下列各量中,属于偏摩尔量的是( ),属于化学势的是( )。 ??H A. ???nB???V E. ???nB?????T,p,nc????T,p,nc??A; B. ???nB?(C?B)??A;F. ???nB?(C?B)????T,v,nc??G;C. ???nB?(C?B)????T,V,nc??U;D.???nB?????S,V,nc;

(C?B)(C?B)????T,p,nc;

(C?B)二、填空题

1、混合理想气体中任一组分B的化学势的表达式为 ;理想溶液中任一组分B的化学势的表达式为 ;稀溶液中溶剂A的化学势的表达式为 。 2、一个处于恒温的密闭容器内,放置着一杯开口的纯水与一杯开口的蔗糖水溶液,久置以后发现纯水 ,而糖溶液 ,这是因为 。

3、由纯组分在恒温恒压下组成理想溶液,?mixS 0;?mixG 0;?mixH 0;?mixV 0。 4、拉乌尔定律与亨利定律在全部浓度范围内适用的溶液是 。 5、化学势的定义式为?B= = 。 三、判断

1、物质的偏摩尔量即等于其摩尔量。( )

2、 溶液的化学势等于溶液中各组分的化学势之和。( )

3、 理想液态混合物与理想气体一样,分子之间没有作用力,分子本身不占有体积。( )

4、 采用xB、bB、cB等不同的溶液组成表示方法时,溶质的标准化学势不同,所以必然导致溶液的化学势

也不同。( )

5、偏摩尔焓和摩尔焓都是体系的广度性质。( )

6、溶液的偏摩尔量是强度性质,其大小与组分的浓度无关。( )

7、溶剂中加入溶质后,一定会使溶液的蒸气压下降,沸点升高,凝固点降低。( ) 8、理想溶液中溶质遵守亨利定律,溶剂遵守拉乌尔定律。( ) 9、同种物质气体的化学势大于其液体的化学势。( )

10、物质B从α相扩散到β相,在扩散过程中,总是自浓度高的相向浓度稀的相扩散。( ) 11、多组分两相平衡条件是两相的化学势相等。( )

12、饱和蒸气压是指纯液体在一定条件下达到气液平衡时蒸气的压力.它仅是温度的函数.因此,溶液中组分

B的蒸气压也只是温度的函数。( ) 四、计算题

1、A、B两液体能形成理想溶液。已知在温度t时纯A的饱和蒸气压P*A=40KPa,纯B的饱和蒸气压P*B=120KPa。

(1)在温度t下,于气缸中将yA=0.4的A、B混合气体恒温缓慢压缩,求凝结出第一滴微细液滴时系统的总压及该液滴的组成(以摩尔分数表示)为多少?

(2)若将A、B两液体混合,并使此混合物在100KPa,温度t下开始沸腾,求该液态混合物的组成及沸腾时饱和蒸气的组成(摩尔分数)。

2、25℃下,由各为0.5mol的A和B形成理想溶液,求混合过程的?V、?H、?S和?G。

3、液体B和C可以形成理想溶液,在常压及25℃下,向总量n = 10mol,组成xc = 0.4的B、C理想溶液中加入14mol的纯液体C形成新的理想溶液。求过程的?G,?S。

4、液体B和C可以形成理想溶液,在25℃下,向无限大量组成xc = 0.4的理想溶液中加入5mol的纯液体C。求过程的?G,?S。

5、设纯净的氨气以足够慢的速度通过一个由3g不挥发性有机物(2)溶于200g苯(1)中构成的溶液后,再通过纯苯。此时得知溶液减轻了2.1540g,同时纯苯减轻了0.0160g。求该有机物的摩尔质量。

6、在100g苯中加入13.76g联苯(C6H5C6H5),所形成溶液的沸点为82.4℃。已知纯苯的沸点为80.1℃。求:(1)苯的沸点升高常数;(2)苯的摩尔蒸发焓。

7、在25℃时,10g某溶质溶于1dm3溶剂,测出该溶液的渗透压为∏ = 0.4kPa,确定该溶质的相对分子质量。

8、298K,有一浓度为xB的稀溶液,测得渗透压为1.38?106Pa,试求: (1)该溶液中物质B的浓度xB为多少? (2)该溶液的沸点升高值为多少?

(3)从大量的该溶液中取出1mol水放到纯水中,需作功多少?已知纯水的?vapHm=40.63KJ?mol-1、正常沸点为373K、密度为1000Kg?m-3。

9、C6H5Cl(A)和C6H5Br(B)组成理想液态混合物,在136.7℃时A的饱和蒸气压为115.1KPa,B的饱和蒸气压为60.4KPa。设蒸气可视为理想气体。

(1)有一溶液组成为xA=0.618 ,试计算136.7℃时气相组成yA和yB; (2)136.7℃时,如果气相中两种物质的蒸气压相等,求溶液的组成; (3)有一溶液的正常沸点为136.7℃,试计算此时液相及气相的组成。

11、20℃及标准压力下, 1molNH3(g)溶于组成为n(NH3):n(H2O)=1:21的大量溶液中,已知该溶液中氨的蒸气压为3.6kPa,求此过程的ΔG.

10、 20℃时,从一组成为n(NH3):n(H2O)=1:8.5的大量溶液中取出1molNH3转移到另一组成为

n(NH3):n(H2O)=1:21的大量溶液中,求此过程的ΔG.

第四章 相平衡

一、选择题

1、一个含有K+、Na+、NO3-及SO42-四种离子的不饱和水溶液。其组分数C为( )。 A. 3 B. 4 C. 5 D. 8

2、在水中溶解KNO3和Na2SO4两种盐,形成不饱和溶液,该系统的组分数C为( )。 A. 3 B. 4 C. 5 D. 8

3、FeCl3和H2O能形成FeCl3?6H2O、2FeCl3?7H2O、2FeCl3?5H2O、FeCl3?2H2O四种水合物,则该系统的独立组分数C和恒压下最多可能平衡共存的相数?分别为( )。 A. C=3,?=4 B. C=2,?=4 C. C=2,?=3 D. C=3,?=5

4、在101325Pa的压力下,I2在液态水和CCl4中达到分配平衡(无固态碘存在),则该系统的自由度为

( )。

A. f*=1 B. f*=2 C. f*=0 D. f*=3

5、298K时,蔗糖水溶液与纯水达到渗透平衡,则这个系统的独立组分数、相数、自由度数为( )。 A. C=2,?=2,f*=1 B. C=2,?=2,f*=2 C. C=2,?=1,f*=2 D. C=2,?=1,f*=3 6、由CaCO3(s)、CaO(s)、BaCO3(s)、BaO(s)及CO2(g)构成的平衡系统的自由度数为( )。 A. f=2 B. f=1 C. f=0 D. f=3

7、Na2CO3可形成三种水合盐:Na2CO3?H2O、Na2CO3?7H2O及Na2CO3?10H2O,常压下将Na2CO3(s)投入其水溶液中,三相平衡时,一相是Na2CO3水溶液,一相是Na2CO3(s),另一相是( )。 A. 冰 B. Na2CO3?10H2O(s) C. Na2CO3?7H2O(s) D. Na2CO3?H2O(s)

8、将固体NH4HCO3(s)放入真空容器中,恒温到400K,NH4HCO3(s)按下式分解并达到平衡:NH4HCO3(s)=NH3(g)+CO2(g)+H2O(g),系统的组分数C和自由度数分别为( )。 A. C=1,f*=1 B. C=2, f*=2 C. C=1,f*=0 D. C=3,f*=2 9、对大多数物质来说,增加压力其熔点( )。 A.升高 B.下降 C. 不变 10、水的冰点在其相图上位置( )。

A .没有标出 B. 就是其三相点的位置 C. 根本为不可能存在 二、填空题

1、纯物质在一定温度下两相共存时的自由度等于 。

2、完全互溶的双液系中,在XB=0.6处,平衡蒸气压有最高值,那么组成为XB=0.4的溶液在气液平衡时,XB(g) 、XB(l) XB(总)的大小顺序为 。将XB=0.4的溶液进行精馏时,塔顶将得到 。

3、将固体NH4HS放入一抽真空的容器中,反应NH4HS(s)= NH3(g)+ H2S(g)达到平衡后,物种数= ,独立组分数= ,相数= ,自由度数= 。

4、A、B形成理想溶液,纯A的沸点高于纯B的沸点,则蒸馏终了时,气相得到 ,液相得到 。 三、简答题

1、下图为二组分系统气液平衡的压力-组成图。将其定性转化为温度-组成图。该系统经精馏后,塔顶将得到何组分?

2、指出下列平衡系统中的组分数C,相数P及自由度数F。

(1) (2) (3) (4)

I2(s)与其蒸气成平衡;

CaCO3(s)与其分解产物CaO(s)和CO2(g)成平衡;

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; 取任意量的NH3(g)和H2S(g)与 NH4HS(s)成平衡;

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