物理化学多组分系统热力学习题

物理化学多组分系统热力学习题

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1、第三章溶液以下题目可供《物理化学》溶液部分复习或者练习使用。仅供参考。1.以下偏导数中哪些是化学势?哪些是偏摩尔量?它们是哪个广度性质的偏摩尔量?(1)(2)(3)(4)2.比较以下几种状态下水的化学势:(A)H2O(l,100°C,101325Pa),(B)H2O(g,100°C,110000Pa),(C)H2O(l,100°C,110000Pa),(D)H2O(g,100°C,101325Pa),(E)H2O(l,100°C,90000Pa),(F)H2O(g,100°C,90000Pa)。3.苯和氯苯形成理想溶液,90°C时,苯和氯苯的饱和蒸气压分别是135.0

2、6,27.73kPa,若溶液的正常沸点是90°C,求理想溶液的组成及沸腾时的气相组成。(理想溶液达到沸点时,P气=pA+pB=101.3kpa,利用拉乌尔定律,pA=pA*xA,pB=pB*xB,建立方程,解出x,进而根据pA和pB在气相中的分压求其气相组成)4.20℃时,纯苯及纯甲苯的蒸气压分别为9.92×103Pa和2.93×103Pa。若混合等质量的苯和甲苯形成理想液态混合物,试求在蒸气相中:(1)苯的分压;(2)甲苯的分压;(3)总蒸气压;(4)苯及甲苯在气相中的摩尔分数。(等质量的苯和甲苯混合,先计算出摩尔比例,再按照拉乌尔定律计算)5.两种挥发性液体A和B

3、混合形成理想液态混合物。某温度时混合物上面的蒸气总压为5.41×104Pa,气相中A的摩尔分数为0.450,液相中为0.650。求算此温度时纯A和纯B的蒸气压。(根据拉乌尔定律列方程求解)6.20°C时H2(g)在H2O中的亨利系数KH,x=6.92×103MPa,某气体混合物中氢的分压为26.7kPa,当大量气体混合物与水成平衡时,问20°C时100克水中能溶解多少H2(g)?(提示:用亨利定律)7.20°C时HCl气体溶于苯形成理想稀溶液。气液平衡时,液相中HCl的摩尔分数为0.0385,气相中苯的摩尔分数为0.095,已知20°C时纯苯的饱和蒸气压为10.01k

4、Pa,求平衡时的气相总压及20°C时HCl在苯中的亨利系数。(理想稀溶液为稀溶液,HCl(g)符合亨利定律,C6H6符合拉乌尔定律)8.液体B和液体C可形成理想液态混合物,在常压及25ºC下,向总量n=10mol,组成xC=0.4的B,C液态混合物中加入14mol的纯液体C,形成新的混合物。求过程的DG和DS。(初态:n=10mol,xC=0.4,xB=1-0.4;末态:n=24mol,nC=?mol,xC=?mol)根据化学势热力学表达式和集合公式求解DG,理想液体混合DH=0,所以DS=DG/T.9.某含有不挥发性溶质的理想稀水溶液,其凝固点为-1.5℃,试求算该

5、溶液的(1)正常沸点;(2)25℃时的蒸气压(该温度时纯水的蒸气压为3.17×103Pa);(3)25℃时的渗透压。(已知冰的熔化焓为6.03kJ·mol-1;水的气化焓为40.7kJ·mol-1,设二者均不随温度而变化。)(1.根据冰点降低常数Kf与沸点升高常数kb的比值来计算;2.可求得稀溶液的浓度,即可知蒸汽压降低的数值)10.在冬季需要配制25kg的防冻液(甘油水溶液),此溶液必须在-17.8℃时不致结冰。设此溶液为理想液态混合物,试计算最少需用甘油多少公斤?(甘油的摩尔质量为92g·mol-1,冰冻熔化焓为6025J·mol-1)(12.7kg)(用求算,A

6、为溶剂,即水,注意此溶液非稀溶液范围,因此不能代稀溶液依数性的公式,要用简化之前的,参看课件。)11.325°C时Hg的摩尔分数为0.497的铊汞齐,其汞蒸气压力是纯汞蒸气压的43.3%,以纯汞为参考态,求Hg在铊汞齐中的活度和活度因子。(根据活度的定义,pA=pA*aB=pA*xBgB计算)12.浓度为m的NaCl水溶液,其渗透压为202.65kPa,计算下述过程的H2O(溶液,m,298.2K)→H2O(纯水,298.2K)已知水的摩尔体积为18.068cm3·mol-1。(提示:Dm=m*-m=-RTlnaA=Vm,Ap,不需知道m的具体数值)+10molA稀释

7、298.2K11molA+BXA2=10.9/11(溶剂),gA2=1XB2=0.1/11(溶质),gB2=1298.2K,1molA+BXA1=0.9(溶剂)gA1=1XB1=0.1(溶质)gB1=?13.298.2K时,总量为1mol的xB=0.1的某二元溶液中加入溶剂10mol稀释,测得此过程的△G=-650J。若溶剂的活度因子始终为1,稀释后溶质的活度因子B=1,求稀释前溶质的活度因子。根据集合公式,G=Snimi,由于出现活度因子,所以该溶液为实际溶液,不论对溶剂还是溶质,我们用mi=miº+RTlnai来表示组分的化学势,已知△G=-65

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